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U-RANS simulation of single elbow pipe flow experiments simulating JSFR hot-leg piping

JSFRホットレグ配管を模擬したシングルエルボ配管流れ実験のU-RANSシミュレーション

山野 秀将   ; 田中 正暁  ; 岩本 幸治*

Yamano, Hidemasa; Tanaka, Masaaki; Iwamoto, Yukiharu*

本論文は、レイノルズストレスモデルを用いたU-RANS手法である数値解析シミュレーションツールを対象として、JSFRホットレグ配管を模擬したシングルショートエルボ配管を有する1/10および1/3縮尺の水実験を通じて検証することを目的としている。数値解析結果は1/3および1/10縮尺の実験データとして時間平均速度分布、流動場の可視化、および圧力変動パワースペクトル密度とよく一致した。これらの比較によりU-RANS数値解析ツールの妥当性が確認され、単管ショートエルボ管流への適用性が確認されたと結論づけられる。また、数値シミュレーションにより、ショートエルボ流れにおける周期的な2次流れおよびそれによる馬蹄渦で特徴づけられる非定常流動場が示された。さらに、本研究では、数値的シミュレーションを通して出口条件もまた調べた。時間平均速度分布、圧力変動パワースペクトル密度等に関して配管出口におけるIHXプレナムの有無の影響を比較した結果、有意な差は見られなかったことから出口状態による影響は無視できるといえる。

This paper intends to validate the numerical simulation tool, the U-RANS approach with the Reynolds Stress Model. It is a commercial computational fluid dynamics code using single short-elbow in the 1/10 and 1/3 scale water experiments simulating JSFR hot-leg piping. The numerical results agreed with their experimental data for time-averaged velocity distributions, flow field visualization, and power spectral densities of pressure fluctuation. U-RANS numerical simulation tool validated single short elbow flow applicable. Also, unsteady flow fields in the show elbow flow with a cyclic secondary flow and the subsequent horse shoe vortex were shown. The numerical simulation results with or without the IHX plenum at the outlet from the effect of the outlet condition did not show significant difference in terms of the time-averaged velocity distribution, pressure fluctuation power spectral density. Hence the effect of the outlet condition is assumed to be negligibly small.

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