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2014 年度 実績報告書

非軸対称配管減肉の発生メカニズム解明と減肉予測法に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 24360391
研究機関新潟大学

研究代表者

藤沢 延行  新潟大学, 自然科学系, 教授 (20165369)

研究分担者 江原 真司  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30325485)
山縣 貴幸  新潟大学, 自然科学系, 助教 (50554284)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
キーワード配管減肉 / 流れ加速型腐食 / 液滴衝撃エロージョン / 減肉予測
研究実績の概要

①複雑系統配管の影響を考慮した旋回流とオリフィスの組み合わせ効果による非軸対称減肉の発生メカニズム解明と予測法の確立  対象とする流れ場に対しステレオPIVによる速度場計測を適用し、さらにPOD解析を導入して、物質輸送に関わる乱流の構造を抽出した。その結果、乱れエネルギーの低次モードと物質輸送が関わりを持つことが分かった。
②実機レベルのシュミット数における曲がり管内の物質輸送現象の実験的評価  硫酸カルシウム法を用いた物質輸送係数評価法の計測制度を評価し、従来の安息香酸法より高精度での計測が可能であることを示した。また、曲がり管内部の物質輸送係数分布を計測する方法を明らかにした。
③曲がり旋回流を考慮した配管減肉の物質輸送モデルの構築と数値シミュレーション  k-εモデルによる流れ計算をベースにした減肉評価を行い、実機配管減肉結果との比較結果を示した。計算結果は、旋回流のうねりや非軸対称減肉を再現できることを示した。
④液滴衝撃エロージョンによる減肉実験と減肉モデルの評価と検証  6種の金属材料に対するLDIエロージョン実験を実施し、その結果に基づいて材料硬さの影響を考慮した減肉モデルを構築した。
⑤実機に即した配管減肉予測法の構築  FACによる実機における配管減肉の予測をpH、酸化皮膜の影響を経験的に組み込んだモデルを用いて行なった。実機配管減肉結果と定性的な一致結果が得られた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初予定していた研究課題については、ほぼ予定通りに実施することができ、また、その成果も論文あるいは講演発表した。

今後の研究の推進方策

当初予定していた予測法の提案と評価までは終了することができた。しかしながら、実機配管では鱗片状模様で代表される表面粗さの影響が存在することが指摘され、今後の課題と考えている。

次年度使用額が生じた理由

物品費(アナログ入出力)の価格が思ったより安かったため

次年度使用額の使用計画

次年度の物品費に充てる

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (13件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Mechanism of Non-axisymmetric Pipe-wall Thinning in Pipeline with Elbow and Orifice under Influence of Swirling Flow2015

    • 著者名/発表者名
      N. Fujisawa, N.Kanatani, T. Yamagata, T. Takano
    • 雑誌名

      Nuclear Engineering and Design

      巻: 285 ページ: 126-133

    • DOI

      10.1016/j.nucengdes.2014.12.036

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Non-axisymmetric Wall-thinning Downstream of Elbow-Orifice Pipeline in Swirling Flow2015

    • 著者名/発表者名
      N. Fujisawa, T. Yamagata, N. Kanatani, R. Watanabe
    • 雑誌名

      Annals of Nuclear Energy

      巻: 80 ページ: 356-364

    • DOI

      10.1016/j.anucene.2015.01.043

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The Influence of Material Hardness on Liquid Droplet Impingement Erosion2015

    • 著者名/発表者名
      N. Fujisawa, T. Yamagata, S. Takano, K. Saito, Ryo Morita, K. Fujiwara, Fumio Inada
    • 雑誌名

      Nuclear Engineering and Design

      巻: 288 ページ: 27-34

    • DOI

      10.1016/j.nucengdes.2015.03.016

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 液滴衝撃エロージョンによる配管減肉に及ぼす表面粗さの影響2015

    • 著者名/発表者名
      高野将太郎, 山縣貴幸, 藤澤延行
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越支部第52期総会・講演会
    • 発表場所
      柏崎
    • 年月日
      2015-03-07
  • [学会発表] 波状粗さによる物質輸送係数の増大効果に関する研究2015

    • 著者名/発表者名
      長崎拓真, 内山和哉, 山縣貴幸, 藤澤延行
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越支部第52期総会・講演会
    • 発表場所
      柏崎
    • 年月日
      2015-03-07
  • [学会発表] 曲がり旋回流によるオリフィス背後の配管減肉に関する数値解析2015

    • 著者名/発表者名
      石塚愛, 五十嵐裕也, 内山和哉, 山縣貴幸, 藤澤延行
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越支部第52期総会・講演会
    • 発表場所
      柏崎
    • 年月日
      2015-03-07
  • [学会発表] 曲がり管における物質輸送係数の実験的評価2015

    • 著者名/発表者名
      田口直生, 藤澤延行, 山縣貴幸, 稲田文夫
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越支部第52期総会・講演会
    • 発表場所
      柏崎
    • 年月日
      2015-03-07
  • [学会発表] エルボ・オリフィス配管系で発生する非軸対称減肉に関する研究2015

    • 著者名/発表者名
      藤澤延行, 山縣貴幸
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越支部第52期総会・講演会
    • 発表場所
      柏崎
    • 年月日
      2015-03-07
    • 招待講演
  • [学会発表] 液滴衝撃エロージョンに関する実験的研究2014

    • 著者名/発表者名
      藤澤延行,和田慧太郎,山縣貴幸
    • 学会等名
      日本機械学会流体工学部門講演会
    • 発表場所
      富山
    • 年月日
      2014-10-25 – 2014-10-26
    • 招待講演
  • [学会発表] 円管内旋回流の三次元速度場と物質移動係数の計測2014

    • 著者名/発表者名
      五十嵐裕也,高野剛,山縣貴幸,藤澤延行
    • 学会等名
      日本機械学会山梨講演会
    • 発表場所
      甲府
    • 年月日
      2014-10-18
  • [学会発表] 硫酸カルシウムを用いた配管内の物質移動係数の計測2014

    • 著者名/発表者名
      内山和哉,山縣貴幸,藤澤延行
    • 学会等名
      日本機械学会山梨講演会
    • 発表場所
      甲府
    • 年月日
      2014-10-18
  • [学会発表] Measurement of Mass Transfer Rate behind an Orifice under the Influence of Curved Swirling Flow2014

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Fujisawa, Tsuyoshi Takano, Takayuki Yamagata, Yuya Ikarashi
    • 学会等名
      4th International Conference on Experimental Fluid Mechanics
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2014-08-12 – 2014-08-14
  • [学会発表] POD Analysis of Velocity Field behind an Orifice in a Curved Swirling Flow2014

    • 著者名/発表者名
      Ryuta Watanabe, Nobuyuki Fujisawa, Yuya Ikarashi, Takayuki Yamagata
    • 学会等名
      4th International Conference on Experimental Fluid Mechanics
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2014-08-12 – 2014-08-14
  • [学会発表] Numerical Study on Occurrence of Non-Axisymmetric Flow and Mass Transfer behind an Orifice in Swirling Flow Combined with Elbow2014

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Yamagata, Ai Ishizuka, Nobuaki Kanatani, Tsuyoshi Takano, Nobuyuki Fujisawa
    • 学会等名
      22nd Int. Conf. Nucl. Eng.
    • 発表場所
      Prague, Czech Republic
    • 年月日
      2014-07-07 – 2014-07-11
  • [学会発表] 曲り旋回流を伴う管内オリフィス背後の物質輸送現象の非軸対称性に関する研究2014

    • 著者名/発表者名
      高野剛, 内山和哉, 山縣貴幸, 藤澤延行
    • 学会等名
      日本機械学会第19回動力・エネルギー技術シンポジウム
    • 発表場所
      福井
    • 年月日
      2014-06-26 – 2014-06-27
  • [学会発表] Characterization of Pipe-flow Turbulence and Mass Transfer in a Curved Swirling Flow behind an Orifice2014

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Fujisawa, Ryuta Watanabe, Takayuki Yamagata, Nobuaki Kanatani
    • 学会等名
      WALLTURB International Workshop
    • 発表場所
      Lille, France
    • 年月日
      2014-06-18 – 2014-06-20

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公開日: 2016-06-01  

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