JP6167523B2 - 計算装置 - Google Patents
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従来、加圧水型原子炉(PWR)の蒸気発生器において、管群が管の軸と直交する方向の流れを受け、その流速がある値に達すると不安定振動が発生することがよく知られている(非特許文献1)。このため、不安定振動を引き起こす流速(臨界流速)を予測することは、原子力機器の安全性を確保するために、非常に重要な問題となっている。
CFD解析では、百万オーダの膨大自由度を要し、膨大な計算時間、コストがかかる。従って、設計のパラメータスタディのために多くのパラメータについて流速を少しずつ上げて臨界流速を決定することは、実際上困難となる。また、隣接管に作用する力係数を実験で求めることによって解析モデルを作成する方法においても、多数のパラメータスタディを行う上での不便が生じる。
図1のように流れを受ける管群10について、不安定振動が発生する臨界流速を求める。この管群10は、それぞれ半径aの第1の管111から第9の管119までの9本の管111〜119が、軸間の間隔(ピッチ)をpとして、X方向及びY方向にそれぞれ3列に、各管111〜119の軸が延びるz方向について4回回転対称になるように配置されている。以下では簡単のため、各管111〜119を特定する添字1〜9を省略する。
質量減衰パラメータと呼ばれる次の量(無次元)
前述したような臨界流速の予測は、図7に示すような計算装置20によって実現することができる。この計算装置20は、CPU、DSPの如き演算部21、RAM、ROM、ハードディスクの如き記憶部22、LCD、プリンタの如き出力部23、キーボード、マウスの如き入力部24を含み、例えばパーソナルコンピュータを利用することができる。
図6に示すように液体とz=0の平面21で接する物体22のx方向の速度が次式
11 管
12 セル
20 計算装置
Claims (2)
- 管群振動予測方法を適用した計算装置であって、
所定径の管が所定間隔にて周期的に配置されてなる管群において、この管群の軸方向に直交して流れる流体により当該管群に発生する振動を予測するように、
前記管群の軸方向に直交する面内において、前記管群を含む領域について各管をそれぞれ含む正多角形のセルに分割するステップと、
前記正多角形のセルにおいて、この正多角形のセルの外周と、この正多角形のセルに含まれる管との境界をなす内周とについて、未知量をモード展開するステップと、
前記正多角形のセルにおいて、管の中心を始点として前記外周と前記内周を結ぶ動径上で未知量をモード展開するステップと
を有し、
前記未知量は前記流体の流速及び圧力であり、これら流速及び圧力についてナビエ・ストークスの式及び連続条件に基づいて、前記流速及び圧力の一般化座標の時間に関する常微分方程式を導き、この常微分方程式に基づいて前記流体の定常流による流れ場を決定し、
前記未知量として前記流速及び圧力にそれぞれ振動外乱を重畳し、これら流速、圧力及び振動外乱についてナビエ・ストークスの式、連続条件及び前記定常流による流れ場に基づいて、前記振動外乱の一般化座標の時間に関する常微分方程式を導き、この常微分方程式に基づいて前記管群の振動を予測し、
前記振動外乱の一般化座標の時間に関する常微分方程式に基づいて、前記管群の不安定振動が発生する前記流体の臨界流速を決定する管群予測方法を適用し、
計算装置は、
前記流速及び圧力の一般化座標の時間に関する常微分方程式と前記振動外乱の一般化座標の時間に関する常微分方程式の表現を含む所定のプログラムを格納した記憶手段と、
前記管の径、前記管を配置した間隔、前記管の単位長さ当たりの質量、前記管の固有振動数、前記流体の密度、前記流体の粘性係数の少なくとも1つの値を入力する入力手段と、
前記記憶手段に格納された前記プログラムを読み込んで実行し、前記入力手段に入力された前記少なくとも1つの値に基づいて前記臨界流速を計算し、この値が閾値を越えたかどうかを判定する演算手段と、
前記演算手段で計算した前記臨界流速と前記判定の結果を出力する出力手段と
を含むことを特徴とする計算装置。 - 管群振動予測方法を適用した計算装置であって、
所定径の管が所定間隔にて周期的に配置されてなる管群において、この管群の軸方向に直交して流れる流体により当該管群に発生する振動を予測するように、
前記管群の軸方向に直交する面内において、前記管群を含む領域について各管をそれぞれ含む正多角形のセルに分割するステップと、
前記正多角形のセルにおいて、この正多角形のセルの外周と、この正多角形のセルに含まれる管との境界をなす内周とについて、未知量をモード展開するステップと、
前記正多角形のセルにおいて、管の中心を始点として前記外周と前記内周を結ぶ動径上で未知量をモード展開するステップと、
前記モード展開した未知量についてガレルキン法を適用するステップと
を有し、
前記未知量は前記流体の流速及び圧力であり、これら流速及び圧力についてナビエ・ストークスの式及び連続条件に基づいて、前記流速及び圧力の一般化座標の時間に関する常微分方程式を導き、この常微分方程式に基づいて前記流体の定常流による流れ場を決定し、
前記未知量として前記流速及び圧力にそれぞれ振動外乱を重畳し、これら流速、圧力及び振動外乱についてナビエ・ストークスの式、連続条件及び前記定常流による流れ場に基づいて、前記振動外乱の一般化座標の時間に関する常微分方程式を導き、この常微分方程式に基づいて前記管群の振動を予測し、
前記振動外乱の一般化座標の時間に関する常微分方程式に基づいて、前記管群の不安定振動が発生する前記流体の臨界流速を決定する管群予測方法を適用し、
計算装置は、
前記流速及び圧力の一般化座標の時間に関する常微分方程式と前記振動外乱の一般化座標の時間に関する常微分方程式の表現を含む所定のプログラムを格納した記憶手段と、
前記管の径、前記管を配置した間隔、前記管の単位長さ当たりの質量、前記管の固有振動数、前記流体の密度、前記流体の粘性係数の少なくとも1つの値を入力する入力手段と、
前記記憶手段に格納された前記プログラムを読み込んで実行し、前記入力手段に入力された前記少なくとも1つの値に基づいて前記臨界流速を計算し、この値が閾値を越えたかどうかを判定する演算手段と、
前記演算手段で計算した前記臨界流速と前記判定の結果を出力する出力手段と
を含むことを特徴とする計算装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013002500A JP6167523B2 (ja) | 2013-01-10 | 2013-01-10 | 計算装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013002500A JP6167523B2 (ja) | 2013-01-10 | 2013-01-10 | 計算装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2014134957A JP2014134957A (ja) | 2014-07-24 |
JP6167523B2 true JP6167523B2 (ja) | 2017-07-26 |
Family
ID=51413171
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2013002500A Active JP6167523B2 (ja) | 2013-01-10 | 2013-01-10 | 計算装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP6167523B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
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Family Cites Families (2)
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- 2013-01-10 JP JP2013002500A patent/JP6167523B2/ja active Active
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