Flow separation at inlet causing transition and intermittency in circular pipe flow

小川 益郎*

JAEA-Technology 2019-010, 22 Pages, 2019/07

JAEA-Technology-2019-010.pdf:1.5MB

円管内流れは、流れが実際に遷移し、遷移流が間欠性を示すにもかかわらず、あらゆる小さな外乱に対して線形的に安定である。このことは、流体力学ではまだ解決されていない大きな課題の一つである。そこで、著者は、これまで誰も気がつかず認識してこなかった事実を初めて指摘する。この事実というのは、「円管内の流れは、流れの剥離によって、円管入り口付近に形成される剥離泡から放出された渦のために層流から遷移し、そして渦放出が間欠的であるために遷移流が間欠性を示す。」というものである。この事実は、円管の入口形状が遷移レイノルズ数に大きく影響することや、第3の遷移現象に分類されている外側円筒が支配的に回転する同心二重円筒間の流れが円管内の遷移流れと同様に流れの剥離によって間欠性を示すといった、多くの実験結果によって裏付けられている。本研究によって、高温ガス冷却炉の熱流体設計において最も重要な課題の一つである熱伝達促進のために、急縮小型の入口形状が遷移開始レイノルズ数をできる限り小さくできることを明らかにした。

Experimental study of falling water limitation under a counter-current flow in a vertical rectangular channel, 1st report; Effect of flow channel configuration and introduction of CCFL correlation

数土 幸夫; 薄井 徹*; 神永 雅紀

JSME Int. J., Ser. 2, 34(2), p.169 - 174, 1991/00

板状燃料を使用する研究炉の熱水力設計及び安全評価においては、垂直矩形流路における限界熱流束の把握が重要である。特に、運転時の異常な過渡変化時及び事故時のような、冷却材の流速零を含む低流速条件下における限界熱流束は、対向二相流下の落下水制限(Counter-Current Flow Limitation)と密接な関係にあることが報告されている。そこで、本研究では垂直矩形流路におけるCCFL特性を明らかにするため、垂直矩形流路の流路幅、流路ギャップ及び流路長さを系統的に変化させてCCFL実験を行なった。その結果、垂直矩形流路においては流路幅あるいは流路ギャップが異なることによりCCFL特性が異なることが明らかとなった。しかし、流路長さがCCFL特性に及ぼす影響は明確にはみられなかった。さらに、無次元上昇気相速度と無次元落下水速度の関係を予測する相関式を、ボンド数及び矩形流路のアスペクト比の関数として本実験結果に基づき導出した。

Experimental study of differences in DNB heat flux between upflow and downflow in a vertical channel

数土 幸夫; 宮田 佳一*; 井川 博雅; 神永 雅紀; 大河原 正美

Journal of Nuclear Science and Technology, 22(8), p.604 - 618, 1985/00

https://doi.org/10.3327/jnst.22.604

研究炉JRR-3は、20%低濃縮ウラン燃料を用い熱出力20MWに改造される予定である。このJRR-3の燃料要素中の1サブチャンネルを模擬した垂直矩形流路を用い、DNB熱流束を上昇流と下降流との場合について実験的に調べた。実験は、JRR-3の安全解析で対象となる流束及び圧力の条件で行なわれた。本実験の検討と将来の矩形流路及び他の流路での実験結果の検討から、上昇流及び下降流に対するDNB熱流速評価式を導いた。これらの評価式は矩形流路のみならず他の流路にも適用可能である。

Flow around turbulence promoters in parallel channel, 1; Flow patterns around cylinder-type turbulence promoters

椎名 保顕; 滝塚 貴和; 岡本 芳三

Journal of Nuclear Science and Technology, 19(9), p.720 - 728, 1982/00

https://doi.org/10.1080/18811248.1982.9734206

円柱形乱流促進体まわりの流れの可視化実験により、平行流路に乱流促進体をとり付けた場合の伝熱特性を調べた。流体には油を、トレーサーとしては油とアルミ粉の混濁液を用いた。実験におけるレイノルズ数は等価直径を用いて100から3600である。1本の促進体を用いた実験におけるレイノルズ数は等価直径を用いて100から3600である。1本の促進体を用いた実験によると流れは3つの型に分けられる。第1に低いレイノルズ数における定常渦、第2にほぼ規則的に流出する放出渦、第3に高いレイノルズ数において不規則に生成、消滅をくり返す放出渦である。放出渦は流体の混合を増加させるために伝熱は促進されるが、定常渦は壁近くの流体を停滞させ、熱伝達は悪化すると思われる。これらの結果は菱田らの実験結果をよく説明している。2本の乱流促進体による実験結果によるとp/d~7のときに熱伝達性能は最高になると思われる。これも従来の結果とよく一致している。