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報告書

サーマルストライピング現象の熱流動に関する研究; 平行三噴流体系での流体-構造連成解析による温度変動伝達挙動の評価

木村 暢之; 上出 英樹; 長澤 一嘉*; Emonot, P.*

JAEA-Research 2012-017, 97 Pages, 2012/07

JAEA-Research-2012-017.pdf:12.12MB

サーマルストライピング現象の評価手法を確立することは原子力プラントの安全性を確保するうえで重要な課題となっている。本研究は、サーマルストライピング現象評価の一環として、3本の噴流が矩形断面のスリットから鉛直に置かれた壁と平行に吐出する体系での水及びナトリウム試験を対象に、ラージエディシミュレーション法(LES)を用いた流体-構造連成解析(仏原子力・代替エネルギー庁で開発した熱流動解析コードTrio-U)を実施した。本解析では、流体及び構造材の接触面近傍に詳細な計算メッシュを配置し、流体と構造材の熱的連成を熱伝導のみでモデル化した。流体中の温度変動強度に関して、水及びナトリウム体系とも数値解析により実験結果の空間分布を再現することができた。また、構造材内の温度変動強度は、水及びナトリウム体系とも本解析により再現できた。このことから、サーマルストライピング現象に対するLESをベースにした流体・構造連成解析の適用性を確認することができた。また、解析により、壁面近傍での流体混合特性及び温度変動の構造材への伝達特性を明らかにした。

論文

Large Eddy Simulation of highly-fluctuational temperature and velocity fields observed in a mixing-tee experiment

Coste, P.*; Quemere, P.*; Roubin, P.*; Emonot, P.*; 田中 正暁; 上出 英樹

Nuclear Technology, 164(1), p.76 - 88, 2008/10

 被引用回数:11 パーセンタイル:35.75(Nuclear Science & Technology)

T管内の温度変動を伴う混合現象に関する水流動試験(WATLON)について、TRIO-Uコードを用い、LESと有限体積法に基づく解析を実施した。TRIO-Uコードでは、非構造格子となる4面体要素を用い、T管に向かう配管内での発達した乱流を模擬するために、主管と枝管の上流部に周期境界を有する「ペリオディックボックス」を用いた。この乱流状態の模擬は、計算の予測精度向上に貢献した。主管の上流側にエルボがある場合、エルボで発生する2次流れがT管での温度分布と変動特性に影響を及ぼすことが示唆された。

論文

Study on thermal striping phenomena in triple-parallel jet; Transfer characteristics of temperature fluctuation in sodium and water based on conjugated numerical simulation

木村 暢之; 上出 英樹; Emonot, P.*; 長澤 一嘉*

Proceedings of 7th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics, Operation and Safety (NUTHOS-7) (CD-ROM), 17 Pages, 2008/10

温度の異なる流体の混合により発生する温度変動に起因する高サイクル熱疲労現象を評価するために、流体-構造連成解析を実施した。ナトリウムと水を作動流体とした同形状の平行三噴流試験体系を対象とした解析により、構造材表面での温度変動強度の減衰を定量的に明らかにするとともに、温度変動の伝達挙動について、作動流体の違いを評価した。

論文

Study on thermal striping phenomena in triple-parallel jet; Investigation on non-stationary heat transfer characteristics based on numerical simulation

木村 暢之; 上出 英樹; Emonot, P.*; 長澤 一嘉*

Proceedings of 12th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-12) (CD-ROM), 14 Pages, 2007/09

温度の異なる流体の混合により発生する温度変動に起因する高サイクル熱疲労現象を評価するために、平行三噴流水流動試験体系を対象とした流体構造連成解析を実施した。これにより、構造材表面での温度変動強度の減衰を定量的に明らかにするとともに、温度変動の伝達挙動の評価を行った。

論文

Large eddy simulation of a mixing-T experiment

Coste, P.*; Quemere, P.*; Roubin, P.*; Emonot, P.*; 田中 正暁; 上出 英樹

Proceedings of 2006 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP '06) (CD-ROM), p.1626 - 1635, 2006/06

T字合流配管内の温度変動に関する水試験(WATLON)について、Large Eddy Simulationと有限要素法に基づくTRIO-Uコードを用いた実験解析を行った。これまでに実施された直交座標系を用いた有限体積法に基づく解析で生じた実験との不一致は、本解析ではみられなかった。配管内乱流に基づく乱れを周期境界を使ったperiodic boxにより解析体系に与えた。入口でのより現実的な速度変動は物理的に意味のある乱れの発達を促し解析結果の精度を向上させた。主配管の入口側にエルボを設置した体系では、2次流れがT管内の平均温度分布並びに温度変動強度に与える影響が確認できた。

口頭

高サイクル熱疲労に関する実験研究; 平行三噴流体系での流体-構造連成解析による温度変動伝達挙動の評価

木村 暢之; 上出 英樹; Emonot, P.*; 長澤 一嘉*

no journal, , 

温度の異なる流体の混合により発生する温度変動に起因する高サイクル熱疲労現象を評価するために、平行三噴流水流動試験体系を対象とした流体-構造連成解析を実施した。これにより、構造材表面での温度変動強度の減衰を定量的に明らかにするとともに、温度変動の伝達挙動の評価を行った。

口頭

高サイクル熱疲労に関する実験研究; 流体-構造連成解析による温度変動伝達挙動のナトリウムと水の比較

木村 暢之; 上出 英樹; Emonot, P.*; 長澤 一嘉*

no journal, , 

温度の異なる流体の混合により発生する温度変動に起因する高サイクル熱疲労現象を評価するために、流体-構造連成解析を実施した。ナトリウムと水を作動流体とした同形状の平行三噴流試験体系を対象とした解析により、構造材表面での温度変動強度の減衰を定量的に明らかにするとともに、温度変動の伝達挙動について、作動流体の違いを評価した。

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