Numerical simulations of heat transfer in an annular fuel channel with three-dimensional spacer ribs set up periodically under a fully developed turbulent flow

ピン・イン・ブロック型高温ガス炉で使用される3次元スペーサリブ付き環状燃料チャンネルの伝熱流動特性を、レイノルズ数が3000以上の十分に発達した乱流条件下で3次元熱流動計算を行って数値的に解析した。乱流計算には、従来から実績のあるkappa-varepsilon2方程式乱流モデルを使用した。筆者らはすでに、レイノルズ数が5000以上の乱流域に対して、熱伝達率と摩擦係数の各実験結果と15%以内の誤差で一致する解析結果を得ている。今回は、kappa-varepsilon乱流モデル定数と乱流プラントル数をJonesとLaunderによって提唱された標準値から改良した。その結果、数値的に十分な精度で熱伝達率と摩擦係数を予測できるレイノルズ数範囲を5000から3000に低下させることに成功した。本研究により、高温ガス炉の定格運転条件である3000以上のレイノルズ数領域における炉心熱設計を数値解析的に十分評価できる見通しが得られた。