詳細乱流解析手法を用いたT字配管合流部の温度揺らぎ現象評価
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カテゴリ: 第2回
1.緒言
したものであり、直径 D=0.15[m]の主配管と直 径 d=0.05[m]の枝配管から構成される。配管内の 配管等において高温と低温の流体がまじり 作動流体は水であり、密度、粘性係数は温度によ 合う場所では、時間的な温度変動(温度揺らぎ らずそれぞれ 989.83[kg/m2]、6.59 × 10-*[Pa・s]で一 現象)が発生する。それが構造材に伝わり高サ 定と仮定した。主配管から流入する流体温度は イクル熱疲労が生じる可能性があるため、温度 318.15[K]、枝配管からは 303.15[K]である。解析 揺らぎ現象の評価は経年変化する機器・配管等 体系における主配管、枝配管の流入部分にはド の健全性を確保するうえで重要な課題の一つ ライバー領域を設けている。ドライバー領域で になっている。は入口・出口境界を周期境界条件とし、そこで 他方、より詳細に乱流の渦構造を解析するこ 独立に計算した結果から得られる周期境界の とができるシミュレーション手法の一つとし 速度分布をT字管側の流入境界条件とすること て、近年 LES(LargeEddy Simulation)が注目され により、発達した乱流が T字管内へ流入するよ ており、温度揺らぎ現象の解明や、それに伴ううにした。 11位の幼虫のマ111一」、、、 、 - 配管等において高温と低温の流体がまじり 合う場所では、時間的な温度変動(温度揺らぎ 現象)が発生する。それが構造材に伝わり高サ イクル熱疲労が生じる可能性があるため、温度 揺らぎ現象の評価は経年変化する機器・配管等 の健全性を確保するうえで重要な課題の一つ になっている。 - 他方、より詳細に乱流の渦構造を解析するこ とができるシミュレーション手法の一つとし て、近年 LES(Large Eddy Simulation)が注目され ており、温度揺らぎ現象の解明や、それに伴う 配管の熱疲労の予測に対してもシミュレーシ ョン技術の適用が期待されている。 1. 本研究では、異径 T字配管合流部における温 度揺らぎ現象を対象として、解析による温度揺 らぎ現象の評価手法の確立を目的として LES による熱流動解析を行い、試験結果との比較に より手法の妥当性を検証した。
2.解析条件
Fig. 1 に本研究で用いた解析体系を示す。本 体系は五十嵐ら[1-4|が用いた試験装置を模擬
Main Pipe
0.15m0.30m0.87m10.15m0.174m・ Branch Pipeuse)(1.05m---Inflow Turbulent DriverFig. 1 Schematic Diagram of a Tee Pipe
“ “詳細乱流解析手法を用いたT字配管合流部の温度揺らぎ現象評価 “ “堺 紀夫,Norio SAKAI,池田 浩,Hiroshi IKEDA,清水 武司,Takeshi SHIMIZU,瀧川 幸夫,Yukio TAKIGAWA,大島 伸行,Nobuyuki OHSHIMA
したものであり、直径 D=0.15[m]の主配管と直 径 d=0.05[m]の枝配管から構成される。配管内の 配管等において高温と低温の流体がまじり 作動流体は水であり、密度、粘性係数は温度によ 合う場所では、時間的な温度変動(温度揺らぎ らずそれぞれ 989.83[kg/m2]、6.59 × 10-*[Pa・s]で一 現象)が発生する。それが構造材に伝わり高サ 定と仮定した。主配管から流入する流体温度は イクル熱疲労が生じる可能性があるため、温度 318.15[K]、枝配管からは 303.15[K]である。解析 揺らぎ現象の評価は経年変化する機器・配管等 体系における主配管、枝配管の流入部分にはド の健全性を確保するうえで重要な課題の一つ ライバー領域を設けている。ドライバー領域で になっている。は入口・出口境界を周期境界条件とし、そこで 他方、より詳細に乱流の渦構造を解析するこ 独立に計算した結果から得られる周期境界の とができるシミュレーション手法の一つとし 速度分布をT字管側の流入境界条件とすること て、近年 LES(LargeEddy Simulation)が注目され により、発達した乱流が T字管内へ流入するよ ており、温度揺らぎ現象の解明や、それに伴ううにした。 11位の幼虫のマ111一」、、、 、 - 配管等において高温と低温の流体がまじり 合う場所では、時間的な温度変動(温度揺らぎ 現象)が発生する。それが構造材に伝わり高サ イクル熱疲労が生じる可能性があるため、温度 揺らぎ現象の評価は経年変化する機器・配管等 の健全性を確保するうえで重要な課題の一つ になっている。 - 他方、より詳細に乱流の渦構造を解析するこ とができるシミュレーション手法の一つとし て、近年 LES(Large Eddy Simulation)が注目され ており、温度揺らぎ現象の解明や、それに伴う 配管の熱疲労の予測に対してもシミュレーシ ョン技術の適用が期待されている。 1. 本研究では、異径 T字配管合流部における温 度揺らぎ現象を対象として、解析による温度揺 らぎ現象の評価手法の確立を目的として LES による熱流動解析を行い、試験結果との比較に より手法の妥当性を検証した。
2.解析条件
Fig. 1 に本研究で用いた解析体系を示す。本 体系は五十嵐ら[1-4|が用いた試験装置を模擬
Main Pipe
0.15m0.30m0.87m10.15m0.174m・ Branch Pipeuse)(1.05m---Inflow Turbulent DriverFig. 1 Schematic Diagram of a Tee Pipe
“ “詳細乱流解析手法を用いたT字配管合流部の温度揺らぎ現象評価 “ “堺 紀夫,Norio SAKAI,池田 浩,Hiroshi IKEDA,清水 武司,Takeshi SHIMIZU,瀧川 幸夫,Yukio TAKIGAWA,大島 伸行,Nobuyuki OHSHIMA