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U-RANS simulation of elbow flow with a 1/7 scale experimental loop simulating JSFR cold-leg piping

JSFRコールドレグ配管を模擬した1/7縮尺試験ループを用いたエルボ流れのU-RANSシミュレーション

山野 秀将; 金子 哲也*; 相澤 康介; 田中 正暁; 江原 真司*; 橋爪 秀利*

Yamano, Hidemasa; Kaneko, Tetsuya*; Aizawa, Kosuke; Tanaka, Masaaki; Ebara, Shinji*; Hashizume, Hidetoshi*

本研究では、商用流体力学解析コードを用いてレイノルズ応力モデルによるU-RANSアプローチを高レイノルズ数(1.0$$times$$10$$^{6}$$)条件でのシングル及びダブルエルボ流れに適用した。この数値シミュレーションにはJSFRのコールドレグ配管を模擬した1/7縮尺水試験を用いて、3次元的に接続されたダブルエルボ体系における流動状況を調べた。結果として、数値解析と試験結果との比較によって、U-RANSシミュレーション手法の妥当性と適用性を確認した。また、シミュレーションにより渦構造を含む非定常流動場は第1エルボと第2エルボでは非常に異なることが示された。これは1段エルボで生成された馬蹄渦が2段エルボに横向きに流入されるからである。さらに、シミュレーションによって本論文で扱ったダル部エルボ流れにおけるエルボ間距離の影響は小さいことが示された。

In this study, Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes equations (U-RANS) approach with the Reynolds Stress Model using a commercial computational fluid dynamics code has been applied to the flow through single and double short-elbows under a high Reynolds number condition (1.0$$times$$10$$^{6}$$). This numerical simulation has utilized a 1/7 scaled water experiment simulating the JSFR cold-leg piping in order to investigate the flow pattern in a three-dimensionally connected double elbow. As a result, validity and applicability of the U-RANS numerical simulation method were confirmed by comparison between the numerical and experimental results. The simulation has also shown that unsteady flow fields including vortex structures in the 1st elbow were very different from that in the 2nd elbow. This is because horseshoe vortexes generated in the 1st elbow downstream enter sideways the 2nd elbow. In addition, the simulation has indicated that the influence of distance between two elbows in the double elbow flow addressed in this paper was small.

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