配管合流部の混合現象に関する研究; DNSによる実験解析と現象の解明

• Material Type: 文書・図像類
• Title: 配管合流部の混合現象に関する研究; DNSによる実験解析と現象の解明
• Author/Editor: 五十嵐 実; 川島 滋代; 中根 茂; 田中 正暁; 木村 暢之; 上出 英樹
• Author Heading: 五十嵐 実; 川島 滋代; 中根 茂; 田中 正暁; 木村 暢之; 上出 英樹
• Publication Date: 2003-02
• Publication Date (W3CDTF): 2003-02
• Alternative Title: Study on mixing phenomena in T-pipe junction; Experimental analysis using DNS and investigation of mixing process
• Periodical title: JNC TN9400 2003-005
• Text Language Code: jpn
• Target Audience: 一般
• Note (General): 温度の異なる流体が混合することによって発生する温度変動により、構造材内部に高サイクル熱疲労が発生する現象(サーマルストライピング現象)を評価することは、原子力のみならず一般プラントにおいても重要な課題である。核燃料サイクル開発機構では、本現象の解明とともに設計に適用できる評価ルールを構築するために実験及び解析コードの整備を実施している。T字管体系の配管合流部におけるサーマルストライピング現象に関しては、評価ルールを具体化するために、長周期温度変動水流動試験(WATLON:Water Experiment of Fluid Mixing in T-pipe with Long Cycle Fluctuation)を実施している。 本研究では、直接シミュレーション(DNS)コードによる解析を実施し、熱電対ツリーによる詳細な温度分布測定及び粒子画像流速測定法(PIV)による詳細な速度分布測定結果との比較からコードの適用性を評価するとともに、温度変動に影響を及ぼすと考えられる渦構造の解明を試みた。 DNSによる解析は、試験(壁面噴流と衝突噴流の2ケース)で得られた時間平均温度場及び速度場をほぼ再現できることがわかった。また、解析結果は、温度測定試験における壁面噴流条件で得られた温度変動強度の高い位置に発生する温度変動の卓越周波数も精度良く再現できた。 DNSによる解析結果から、壁面噴流条件における温度変動強度の高い位置に発生する温度変動は、枝配管から出た噴流の後流域に生成されるカルマン渦によるものであることがわかった。また、この枝配管後流域に生成される渦は3次元的な挙動を示していることが確認された。; In the place where hot and cold fluids are mixed, a time and spatial temperature fluctuation occurs. When this temperature fluctuation amplitude is large, it causes high cycle thermal fatigue in surrounding structure (thermal striping phenomena). Mixing area of high and low temperature fluid exists not only in an atomic power plant but also in a general plant, then, it is significant to investigate this phenomena and also to establish an evaluation rule. In Japan Nuclear Cycle Development Institute, several experiments and the improvement of the analysis methods have been carried out to understand thermal striping phenomena and also to construct an evaluation rule, which can be applied to design. Water Experiment on Fluid Mixing in T-pipe with Long Cycle Fluctuation (WATLON), aiming at examining thermal striping phenomena in a mixing tee, is performed to investigate key factors of mixing phenomena. In this study, in order to investigate the fluid mixing phenomena, temperature and flow velocity distribution were measured by movable thermocouple tree and particle image velocimetory (PIV). And the analysis using a in-house direct numerical simulation (DNS) code, DINUS-3 was performed to understand applicability of the analytical method in mixing tee. The temperature and velocity fields obtained from the DINUS-3 were in good agreement with the experimental results. And the prominent frequency of temperature fluctuation was also in good agreement. The DINUS-3 calculation simulated vortex structure in the wake region behind the branch pipe jet. The results of analysis showed that a Karman vortex generated in the wake region behind the branch pipe jet influenced the temperature fluctuation behavior in the mixing tee. And the analytical results revealed that the vortex generated in the wake region behind the branch pipe jet showed the 3-dimensional behavior.
• Source: /JNC-TN9400-2003-005.pdf （fulltext）; https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/JNC-TN9400-2003-005.pdf
• Access Restrictions: 限定公開
• Data Provider (Database): 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
• Original Data Provider (Database): 日本原子力研究開発機構 : JOPSS:JAEA Originated Papers Searching System

• Summary, etc.: 温度の異なる流体が混合することによって発生する温度変動により、構造材内部に高サイクル熱疲労が発生する現象(サーマルストライピング現象)を評価することは、原子力のみならず一般プラントにおいても重要な課題である。核燃料サイクル開発機構では、本現象の解明とともに設計に適用できる評価ルールを構築するために実...