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服部 博文*; 佐藤 博; 長野 靖尚*
日本機械学会論文集,B, 70(696), p.1919 - 1926, 2004/08
衝突噴流はよどみ点近傍で高い熱及び物質伝達率が得られるため工業上の広い分野で多用されている。また、衝突噴流は物質・生命科学実験施設に設置される減速材容器の冷却に使用される。そのため、その流動及び伝熱特性を明らかにすることは各種機器の性能を向上させるために重要である。本研究では、平面衝突噴流熱伝達場に着目し、高精度差分法による直接数値シミュレーションを行った。熱伝達場に最も影響する衝突距離をパラメータとして計算を行い、特に局所熱伝達場の第2極大値の出現に対する熱輸送機構を精査した。
高瀬 和之; 秋野 詔夫
機械学会茨城講演会講演論文集, 0, p.125 - 126, 1995/00
本研究は、高温ガス炉の炉心流動条件と同じレイノルズ数範囲に対して、3次元スペーサリブ付き環状流路の伝導流動特性をk-
乱流モデルを使って数値的に検討し、流路の熱伝達率と摩擦係数の定量的評価を可能にしたものである。報告者による従来の研究では、レイノルズ数が5000以上の範囲に対して実験結果と良い一致を示した。今回は、k-乱流モデル定数及び乱流プラントル数の値を改良することによって、実験結果と良く一致するレイノルズ数の下限を高温ガス炉定格運転時の炉心出口レイノルズ数である3000まで低下させることができた。この結果、高温ガス炉用突起付き燃料棒の伝熱性能の数値予測に関して高い見通しを得た。
高瀬 和之
Nucl. Eng. Des., 154, p.345 - 356, 1995/00
被引用回数：4 パーセンタイル：43.23(Nuclear Science & Technology)高温ガス炉に使用されるスペーサリブ付き燃料棒の乱流熱伝達性能を、原子炉の運転条件とほぼ同じ最高出口温度1000
C、圧力4MPaの冷却材条件のもとで、実機寸法の環状流路を使って実験的に調べた。また、標準
-乱流モデルを用いて数値解析を行い、実験結果と比較検討した。燃料棒の乱流熱伝達率は、平滑環状流路の値に比べて大きな差異を示した。レイノルズ数が5000以上の領域では、燃料棒の平均熱伝達率の計算値は、実験から得た熱伝達率相関式の値に対して10%以内の相対誤差で良く一致し、本解析手法が十分な精度を有していることを確認した。さらに、計算値は、実験結果に加えてスペーサリブによる伝熱促進効果を明らかにした。
高瀬 和之
JAERI-Research 94-034, 28 Pages, 1994/11
JAERI-Research-94-034.pdf:1.12MB
3次元台形状のスペーサリブを表面に持つ高温ガス炉用燃料棒の乱流熱伝達を、k-乱流モデルと境界適合座標系を使って数値的に解析した。また、出口最高温度1000C、圧力4MPaのヘリウムガス条件のもとで模擬燃料棒を用いて実験的に調べた。実験の結果、燃料棒の乱流熱伝達率は2000を超えるレイノルズ数域では、同心平滑環状流路の値よりも18%から80%も上昇することがわかった。一方、燃料棒の平均ヌッセルト数の計算値は、実験データから得られた熱伝達相関式に対して5000以上のレイノルズ数域では10%の相対誤差で良く一致し、本計算結果は十分な精度を有していることを確認した。さらに、スペーサリブによる伝熱促進効果や流路断面積の減少による軸方向流速増大の効果を数値計算によって定量的に明らかにした。
河村 洋*; 中村 誓一*; 佐竹 信一*; 功刀 資彰
Therm. Sci. Eng., 2(2), p.16 - 25, 1994/00
二重円管内乱流の流れ場と温度場について、LESによる解析を行い、内管上のヌセルト数を求め、これについて内外径比の影響を考察して整理式を得た。内管が細い場合、内管近傍の無次元化した温度ピークは減少するが、これは一種の層流化傾向として理解できることを示した。内管加熱を行った場合、内管近傍で速度場と同様の温度ストリークが確認された。内管近傍では温度場と速度場は非常に良い対応を示しているが、内管から離れるにつれて温度場は一様になることが示された。内管近傍の乱流構造には、平行平板と同様なストリーク構造及び細長い縦渦構造が見られた。さらに、細い内管上で高速のストリークが衝突し、極めて大きい低圧域を生ずることを見出した。
功刀 資彰; M.Z.Hasan*; ARIESチーム
Proc. of IEEE 13th Symp. on Fusion Engineering, Vol. 2, p.882 - 885, 1989/00
ARIESプロジェクト研究は、トカマク型動力炉の概念計を米国内の各研究期間の協力の下に行うものである。この研究プログラムに1988年から原研も参加しており、その第1段階であるARIES-I設計が決定された。この設計では、ブランケットはSiC複合材で構成され冷却材として固体粒子(5~10
m)を混入したCO
ガスが用いられることになっている。微小固体粒子の混入によって、系の圧力を上げることなく、高い伝熱性能が得られる。しかし、その伝熱流動の詳細な機構は不明であるため、本研究では著者の一人が既に開発したコードを大幅に修正して固気混相流のシミュレーションを円管内乱流と急拡大管内乱流について実施した。その結果、固体粒子による乱流強度の増加が示され、熱伝達増大の機構が検討された。
