Influence of elbow curvature on flow structure at elbow outlet under high Reynolds number condition

高レイノルズ数領域におけるエルボ下流の流動構造にエルボ曲率が与える影響

小野 綾子 ; 木村 暢之; 上出 英樹 ; 飛田 昭

Ono, Ayako; Kimura, Nobuyuki; Kamide, Hideki; Tobita, Akira

アドバンストループ型高速炉では、建設コスト削減の観点から、2ループによる冷却系を検討している。ループ数削減に伴い、従来設計に比べて一次冷却系配管の口径が大型化し、管内流速も増加することから、エルボ曲がり部での流れの偏りに起因する流体励起振動の発生が懸念されている。本研究では、実機ホットレグ配管の1/8縮尺の配管径で2種類の異なる曲率比を持つエルボを作製し、配管内の流速を高速度PIVにより計測することで、エルボの曲率が流速変動に与える影響を明らかにした。実験では、エルボ部において、配管の軸方向に対して垂直断面と水平断面の瞬時二次元流速ベクトルを取得し、曲率比の異なるそれぞれのエルボでの二次流れの挙動や剥離部近傍の流況を観察した。その結果、曲率の違が剥離域形成に大きく影響を与えること、剥離域再付着点では、二次流れの流入や再付着挙動により速度変動が起こっていることがわかった。

In the design of Japan Sodium-cooled Fast Reactor (JSFR), the flow-induced vibration (FIV) has been studied for the large-diameter hot-leg pipe with a short-elbow. The FIV will have a excitation source which is caused by the pressure fluctuation in the pipe. In this study, water experiments with two types of elbows with different curvature ratios were conducted in order to investigate the interaction between flow separation and the secondary flow due to the elbow curvature. The experiments were conducted with the short-elbow and the long-elbow under Re = 1.8E5 and 5.4E5 conditions.