2022 Fiscal Year Annual Research Report
大型プラント内の異常高温排熱塊の発生要因解明とモデル化
| Project Area | Micro-meteorology control: Integrated technology of harmonic prediction and active monitoring of micro-meteorology for future autonomous society |
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| Project/Area Number |
20H05754
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
渡邉 智昭 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (70772292)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長田 孝二 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (50274501)
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| Project Period (FY) |
2020-10-02 – 2023-03-31
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| Keywords | 微気象 / 流体工学 / Hot Air Recirculation / プラント / 数値シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大型プラント内の列をなした熱交換器において、高温排熱気塊が風下側の熱交換器や各種装置に吸い込まれる事により装置の性能低下を引き起こすHot Air Recirculation（HAR）と呼ばれる現象が問題になっている。微気象情報を基にHAR現象を予測し各プラント運用を最適化することにより、HAR現象に起因するプラント運用効率の低下を防ぐことができると期待される。HAR発生メカニズムを解明することを目的として、排熱源をモデル化した流れの直接数値計算（DNS）およびラージエディシミュレーション（LES）を実施した。本年度は旋回を伴う高温噴流群が気流中に噴出する流れを対象とした。旋回噴流群によって横風が遮蔽されることで大規模渦が噴流下流域に生成される。この大スケール渦運動によって高温流体が地表付近に引き込まれ、HARの要因となる大規模高温流体塊が地表付近に生成されることが示された。また、こうした流れを熱交換器模型に対する速度計測実験により調査し、実プラントで使用されるHAR抑制機器の効果を明らかにした。HARとの関連が予想される非等方的な大規模高温流体塊の発生要因を解明するため、せん断乱流中の熱拡散の数値シミュレーションを実施した。乱流の鉛直方向スケールの成長が外的な要因で抑制される場合、平均速度せん断により一方向に引き伸ばされた非等方な乱流構造が生成されることが明らかとなった。また、前年度に観測実験を実施した熱交換器排熱について、同日・同時刻のMSSG微気象シミュレーションが調和的予測班により実施され、観測結果が微気象シミュレーションによりよく再現されることが確認された。さらに、上述した排熱源をモデル化した流れの数値シミュレーション結果がMSSG微気象シミュレーションとよく一致し、実プラントにおけるリアルタイムHAR予測が実現可能であることが示された。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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