2013 Fiscal Year Annual Research Report
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
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24360391
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
藤沢 延行 新潟大学, 自然科学系, 教授 (20165369)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 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 |
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| Research Abstract |
①複雑系統配管おける偏心旋回流とオリフィス偏心の組み合わせ効果 配管内に発生する旋回流のスワール強度が大きくなると、オリフィス偏心が十分小さくても非軸対称流が発生することを回流水槽実験によって明らかにした。また、気泡トレーサによる旋回流中心の可視化を行い、渦心と非軸対称流との関係を考察した。
②実機レベルのシュミット数におけるオリフィス背後の物質輸送現象の評価 安息香酸による物質輸送係数の評価方法に加え、硫酸カルシウムによる計測方法を検討し、より高い精度での物質輸送係数の計測が可能であることを示した。併せて、曲がり旋回流の実験を行い、エルボの影響によって物質輸送係数分布が非軸対称となることを示した。
③実機レベルの液滴径による減肉実験とＬＤＩ減肉モデルの評価 対象とする試験片材料を種々変更したスプレー実験によって、ＬＤＩによる減肉速度に及ぼす材料硬さと液膜厚さの影響について考察した。また、実験結果に基づいて、これらの影響を考慮した減肉モデルを提案した。
④配管減肉のＦＡＣ減肉モデルの構築とベンチマークテスト 前年度に提案したk-εモデルに基づく速度場と濃度場の数値計算法に基づく配管減肉予測法を用いて、円管とオリフィス下流の配管減肉に対する過去の実験結果との比較検討を行い、本予測計算法の評価を行った。全般的には実験との一致性は見られたものの、定性的一致に留まる場合も見られ、水化学を考慮した減肉モデルの重要性が示唆された。
⑤実機配管データベースに基づく減肉予測法の総合評価 実機配管データベースに基づいて、本提案のＦＡＣ配管減肉予測法の評価を行い、実機適用性について考察した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
機械学会配管減肉研究会の活動を通して、当初平成２６年度に行う予定であった実機配管データベースに基づく減肉予測法の評価について前倒しで実施することができた。一方、その他の研究項目については、ほぼ計画どおりに進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度のFAC研究結果によると、配管内に発生する旋回流が配管減肉に及ぼす影響は特に大きく、その流動と物質輸送についての研究をさらに推進する必要がある。また、液滴衝撃エロージョン研究では、ステンレス鋼のような材料硬度の高い材料では、長時間の実験が必要であり、さらなる実験の継続を予定している。一方、本年度実施した実機配管データベースに基づく減肉予測法の評価結果によると、実機における配管減肉は、物質輸送による鉄イオンの拡散に加え、pHの影響や温度の影響など水化学の影響、配管材料表面の粗さや酸化皮膜の影響も重要な因子であることがわかった。したがって、当初予定していた物質輸送現象としての配管減肉現象の理解に加え、水化学、材料の影響も加えた実験の推進と予測法の開発を視野に入れた研究の展開が必要と思われる。
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