資源開発技術／開発機械／岩盤工学

[3K0101-10-05] 複雑な流れ場の影響を考慮した局所的な配管減肉現象の数値解析的研究

○岩田 優生¹、三ケ田 均¹、武川 順一¹ (1. 京都大学)

司会：才ノ木 敦士（熊本大学）、羽柴 公博（東京大学）

キーワード：配管減肉、腐食、流体力学、格子ボルツマン法

発電プラントの安定的な稼働及びエネルギー供給の効率化のために，金属配管の寿命や損傷度を把握することは非常に重要である．とりわけ配管内にオリフィスがあるケースなどでは，流れ場の乱れの影響で壁面の損傷が大きくなることが確認されており，流体特性を考慮した配管減肉予測モデルの確立が求められている．しかし，複雑な配管構造内の減肉予測に関しては，充分な精度や統一的な見解が得られていないのが現状である．そこで本研究では，流れ場による壁面剪断応力を用いた予測式を格子ボルツマン法による巨視的シミュレーションに適用し，オリフィス配管の局所的な減肉を再現することを試みた．また，既存の実験データとの比較を行った上で，オリフィス近傍で発生する渦や圧力損失に伴うキャビテーションの影響を考察した．本研究の結果は実機の減肉データと一致する傾向を示し，本手法による壁面腐食現象記述の妥当性が確かめられた．さらに，流体解析結果から渦構造を含む複雑な流れ場の情報を抽出することで，キャビテーション壊食の発生率が高まる領域を定性的に示した．これにより，配管減肉予測に対する流体力学的アプローチの有効性が示唆された．