Numerical predictions of crossing-flow characteristics of a supercritical fluid in parallel circular ducts with a narrow rectangular channel at isothermal condition

狭隘矩形流路を持つ並行円管ダクト内の超臨界流体のクロス流れ特性に関する数値シミュレーション

高瀬 和之; 三澤 丈治; 吉田 啓之  ; 森 英夫*

Takase, Kazuyuki; Misawa, Takeharu; Yoshida, Hiroyuki; Mori, Hideo*

超臨界圧軽水炉の燃料集合体サブチャンネルに発生するクロス流れを定量的に評価するために、サブチャンネル形状を2つの並行円管流路で簡略模擬した体系でクロス流れに関する数値解析を行った。2つの並行円管流路は軸方向に対して矩形流路でつながっていている。この矩形流路に対して、2つの円管流路から流れ込んできた各流体の温度の差に起因してクロス流れが発生する。計算では別途実施する実験条件に合せて、超臨界フレオンを使用した。乱流モデルには、壁面近傍の温度境界層や速度境界層を正確に予測するために低レイノルズ数乱流モデルの1つであるSSTを選択した。解析の結果、クロス流れに及ぼす流体温度の影響を定量的に明らかにすることができた。

Numerical analyses of crossing flows between two parallel circular channels were conducted for a specific geometry that simply modeled subchannels in a fuel bundle of a supercritical water reactor. The two parallel circular channels were connected by a rectangular channel in the axial direction. Crossing flow occurred in the rectangular channel and was caused by differences in temperatures of fluids flowing in the two channels. The working fluid was supercritical Freon. The SST turbulence model was chosen for precisely calculating the boundary layers of temperature and velocity near the channel walls. From the analytical results, relations between crossing flow and fluid temperature were clarified quantitatively.