報告書番号

U02062

タイトル（和文）

高サイクル熱疲労評価のための構造表面温度揺らぎ時系列の推定法

タイトル（英文）

Prediction Method of Metal Surface Temperature Fluctuation for Evaluation of High Cycle Thermal Fatigue

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

原子炉プラントでは、高・低温流体の混合による温度揺らぎによって高サイクル熱疲労が発生する恐れがある。熱疲労損傷を精度良く評価するために、流体温度揺らぎが構造表面に伝達する間に生じる温度揺らぎ低減効果の解明が望まれている。本報では、流体と構造内部の温度変動データから有効熱伝達率を推定する手法（パワースペクトル法）の厳密な理論展開を示すとともに、推定された有効熱伝達率と流体温度変動データから構造表面の温度変動を推定する2つの手法を提案した。これらの推定法を、二平行衝突噴流試験データを用いて、推定精度を評価した。その結果、2つの手法とも、構造内部の温度変動時系列を実用上十分な精度で推定できることを示し、これらの手法の妥当性を明らかにした。さらに、2つの手法を用いて、構造表面温度時系列を推定した。その結果、2つの手法による推定結果はほぼ一致しており、推定精度には差異がないことを明らかにした。

概要 （英文）

Nuclear reactor plants often cause high-cycle thermal fatigue damages (thermal striping) due to turbulent temperature fluctuations resulting from the mixing of hot and cold fluid. The boundary layer attenuation effects for fluid temperature fluctuation have been greatly desired to be studied in order to improve the evaluation accuracy of high-cycle thermal fatigue damages. This paper describes the strict derivation of the power spectrum method to evaluate effective heat transfer coefficients required to predict the surface temperature fluctuation from the measured fluid temperature. Two prediction methods of metal surface temperature fluctuation: ﾒImproved Time Range Methodﾓ and ﾒFrequency Range Methodﾓ were proposed using the effective heat transfer coefficient predictid by the power spectrum method and fluid temperature fluctuation data. The prediction errors of these methods were investigated using parallel impinging jet test data. It was found that the metal temperature fluctuations predicted by the two methods agreeded with the corresponding experimental data and the validity of the methods were demonstrated. Metal surface temperature fluctuation was predicted by the two methods. The predicted results appeared to be in good agreement each other and no marked difference in prediction accuracy were found between the Time Range Method and the Frequency Range Method.

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