GPUを用いた超臨界圧流体のLES解析手法の開発

Large eddy simulation of supercritical fluid with GPU clusters

小野寺 直幸   ; 吉田 啓之  ; 高瀬 和之

Onodera, Naoyuki; Yoshida, Hiroyuki; Takase, Kazuyuki

超臨界圧軽水炉の冷却材として用いられる超臨界圧水は、擬臨界点近傍で物性値が急激に変化するため、通常の水とは異なる乱流挙動を示す。この乱流挙動により誘起される伝熱劣化現象は、被覆管温度の急激な上昇に結びつくため、超臨界圧軽水炉の熱設計における重要な問題となっている。しかし、擬臨界点近傍における乱流挙動は、そのメカニズムを含め把握されておらず、伝熱面温度測定結果との比較のみで熱設計手法の評価が行われている。本研究ではラージエディ・シミュレーション(LES)を用いた乱流解析手法を、超臨界圧水の熱流動解析に拡張することで、伝熱劣化現象のメカニズムを含めた乱流挙動を把握し、熱設計手法の評価や改良を行うことを目的とする。超臨界圧水の乱流解析の課題としては、急激な物性値変化に対応した乱流モデルがないこと、圧力場の複雑化による過大な計算付加と解析精度の低下が挙げられる。本報告では、急激な物性値変化に対応するために開発した、コヒーレント構造に基づく乱流モデルの概略を示すとともに、LESコードに組み込むことで実施した擬臨界点近傍における乱流構造の変化を含む超臨界圧水伝熱解析の結果を示す。

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