Fundamental validation of fluid-structure thermal interaction simulation code for thermal striping in sodium-cooled fast reactors with parallel triple jets mixing experiments

ナトリウム冷却高速炉のサーマルストライピング現象に対する平行3噴流混合試験を用いた流体-構造熱連成解析コードの基本検証

田中 正暁  ; 小林 順 ; 長澤 一嘉*

Tanaka, Masaaki; Kobayashi, Jun; Nagasawa, Kazuyoshi*

熱疲労評価に必要な構造の熱応答を予測するため流体と構造間の共役熱伝達問題に適用可能な流体-構造熱連成解析コードMUGTHESを整備している。MUGTHESの基本検証を実施するため、平行3噴流体系のPLAJEST試験を対象としたベンチマーク解析を提案した。平行3噴流体系では、既往知見から中心噴流と両側噴流との流速比により3つの特徴的な流動形態に分類されることから、PLAJEST試験に対してもそれに対応した試験条件をベンチマーク解析条件として採用した。数値解析を通じて、スマゴリンスキーモデルを用いたラージエディシミュレーション(LES)法によるアプローチはサーマルストライピング現象に適用可能であることを確認した。

A numerical simulation code named MUGTHES which can deal with conjugate heat transfer problem between the fluid and the structure parts has been developed in order to predict the thermal response in the structure for estimation of the thermal fatigue issue. To perform fundamental validation of the MUGTHES, the benchmark simulation was considered using the experiment of planar triple parallel jets mixing sodium test (PLAJEST). Since it was known by literatures that three representative flow mixing patterns were shown in accordance with the velocity rate of the side jets to the center jet, three typical experimental conditions in the PLAJEST were employed as boundary conditions for the benchmark. Through the numerical simulations, applicability of the large eddy simulation (LES) approach with the standard Smagorinsky model to simulate thermal striping phenomena was confirmed.