多次元伝熱流動解析コードの整備・改良(II) : タスク1:COMMIX-1AへのK-epsilon2方程式乱流モデルの追加

• 資料種別: 文書・図像類
• タイトル: 多次元伝熱流動解析コードの整備・改良(II) : タスク1:COMMIX-1AへのK-epsilon2方程式乱流モデルの追加
• 著者・編者: 村松 寿晴; 前川 勇; 二ノ方 寿; 青木 忠雄
• 著者標目: 村松 寿晴; 前川 勇; 二ノ方 寿; 青木 忠雄
• 出版年月日等: 1985-02
• 出版年（W3CDTF）: 1985-02
• 並列タイトル等: Improvement and validation of three-dimensional thermal-hydraulic analysis code (II); Task 1: Incorporation of k-varepsilon two-equation turbulence model with COMMIX-1A
• タイトル（掲載誌）: PNC TN941 85-14
• 本文の言語コード: jpn
• 対象利用者: 一般
• 一般注記: 単相多次元熱流動解析コードCOMMIX―1A(Verl2.0)には,乱流現象を記述する物理モデルとして乱流運動エネルギーkに関する1方程式モデルが用意されている。しかし,1方程式モデルでは,乱流機構の基本的要素である特性距離-の見積りを個々の場合毎の経験的な代数的関係に委ねているため,一般性のある問題には不適当である。そこで,さらにもう1個の補助方程式を加え,-に関する情報を補なう2方程式モデルを追加した。今回追加した補助方程式の未知変数には,乱流運動エネルギーの散逸率$\epsilon$を選定した。▲今回追加した2方程式乱流モデル(k―$\epsilon$モデル)についての実験検証は,以下に示す3種類の問題について実施した。▲1)円管流れ▲2)拡流流れ▲3)浮力流れ▲1)の円管流れでは,半径10mmの管内乱流(Re=3.9$\times$10$\times$5)を解析し,実験値と比較した。この結果,kの分布で最大73\%の過少評価傾向が見られたが,流速分布は1\%以内で一致した。2)の拡流流れでは,入口部高さ12.2mm,拡大部高さ24.4mmのダクトにおける乱流(Re=3$\times$10$\times$4)を解析した。実験値との比較では,再付着点距離(ReattachmentLength)が約18\%大き目に得られたが,流速,乱流パラメータは良く一致した。3)の浮力流れでは,温度壁を有する高さ33.8mmの矩形体系の流れを解析した。結果は,2次の精度を持つ文献記載のコード出力値に対し,温度,kおよび$\epsilon$の分布はほぼ定性的に一致した。▲; COMMIX-1A is a single-phase three-dimensional thermal-hydraulic analysis code with finite difference method developed at U.S.Argonne National Laboratory. The code is provided with one-equation turbulence model in terms of turbulent kinetic energy, k. However the major shortcoming of the model is that the transport of turbulent length scale $\ell$ is not accounted for. Therefore the supplementary equation related to the turbulent length scale $\ell$ has been added to the original model. The dissipation rate of turbulent kinetic energy $\varepsilon$ has been selected as the unknown variable of the additional equation. The model governed by the set of two equations is thus called "k-$\varepsilon$ model". The incorporated k-$\varepsilon$ model in the COMMIX-1A has been validated in the analyses of the following three turbulence experiments: (1)Pipe flow, (2)Expansion flow and (3)Buoyancy flow. In turbulent pipe flow of Re=3.9$\times$10$^{5}$, calculated velocity distribution agrees well within the error of 1 \%, but distribution of k is underestimated by maximum 73\% in the axial region. In the turbulent channel expansion flow case with backward facing step, calculated reattachment length is overestimated by 18 \%. In the enclosed buoyancy driven recirculating flow case, calculated temperature, k and $\varepsilon$ distributions have shown good agreement with those of the experiment with accuracy of second order in space.
• 一次資料へのリンクURL: /PNC-TN941-85-14.pdf （fulltext）; https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/PNC-TN941-85-14.pdf
• オンライン閲覧公開範囲: 限定公開
• 連携機関・データベース: 国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）; https://irdb.nii.ac.jp
• 提供元機関・データベース: 日本原子力研究開発機構 : JOPSS:JAEA Originated Papers Searching System

• 要約等: 単相多次元熱流動解析コードCOMMIX―1A(Verl2.0)には,乱流現象を記述する物理モデルとして乱流運動エネルギーkに関する1方程式モデルが用意されている。しかし,1方程式モデルでは,乱流機構の基本的要素である特性距離-の見積りを個々の場合毎の経験的な代数的関係に委ねているため,一般性のある問...