T字合流部における渦構造と温度変動に関する数値解析

Numerical investigation on thermal mixing related to eddy structure in T-junction

田中 正暁  ; 黒川 康治*; 瀧田 宏樹*; 文字 秀明*; 大島 宏之

Tanaka, Masaaki; Kurokawa, Koji*; Takita, Hiroki*; Monji, Hideaki*; Ohshima, Hiroyuki

原子力プラントで、異温度流体の混合により発生する温度変動が構造表面に伝達して、高サイクル熱疲労により構造健全性が損なわれる現象の評価は極めて重要である。本研究では、ラージ・エディ・シミュレーション法を採用した開発中の流体-構造熱連成解析コードにより、T字合流部の水流動実験を対象に熱流動解析を行って流体混合中の非定常渦構造と温度変動発生メカニズムについて調べ、枝管が接続する主管壁面の一部をアルミニウム板とした実験を対象に熱連成解析を行って実験結果と比較して妥当性を確認し、温度分布特性を調べた結果及び流体-構造熱連成解析の重要性について述べる。

Numerical simulations for a T-pipe consisting of a rectangular duct for main stream and a circular pipe for branch stream were performed to investigate relation between large-scale eddy structure formation in the mixing area and temperature fluctuation generation on the wall. Moreover, the numerical simulation to investigate thermal interaction between fluid and structure were conducted. Experimental results of temperatures at 2 mm from the wall in fluid, on the wall and at 3 mm inside from the wall in structure were compared with those of the numerical results. The numerical results indicate that the fluid-structure thermal interaction is necessarily considered for thermal fatigue estimation in the thermal striping phenomena.