整合屈折率フロー施設

整合屈折率（MIR ）は、 1990年代にアイダホ国立研究所に建設された施設です。アイダホ国立研究所（INL）のMIRフローシステムにおける流体力学実験の目的は、浮力が無視でき、流体特性が一定という極限状態において、典型的な超高温原子炉（VHTR）の典型的な角柱型標準燃料要素または上部反射体ブロック形状の格子間領域における冷却材チャネルとバイパスギャップ間の流量比に関する運動量方程式、スカラー混合、および乱流モデルの数値流体力学（CFD）解を評価するためのベンチマークデータベースを開発することです。

機能性

MIRはドップラー速度測定法を用いて、ループ内の模型の3次元画像を作成します。このために、ループは約3500ガロンのベビーオイルに似た半透明の鉱油を循環させます。スケール通りに作られた特殊な石英模型が、観測装置の近くにループ内に挿入されます。MIRは、原子炉炉心内部を含む様々な模型の分析が可能です。

MIRの目的は、研究者が模型の流体特性、すなわち模型構造が、模型内および／または周囲の空気、水、その他の流体媒体の流れとどのように相互作用するかを分析できるようにすることです。この点において、MIRは風洞に似ています。MIRが提供する情報は、設計を評価したい研究者にとって貴重なものです。

油が流動し、規定の温度に保たれると、油は石英模型と同じ屈折率を持つようになります。この屈折率整合は液体流動実験でよく用いられる手法であり、研究者や機器は、模型と油の界面における歪みなく、施設内の流れを観察することができます。[ 1 ]研究者は、油に小さな粒子を添加したり、油中の不純物のみを用いたりすることで、粒子画像流速測定法を用いて流れ場を調べることができます。 [ 2 ]

MIRに関する現在の実験

MIR VHTRバイパスフロー実験では、冷却材チャネル内および典型的な角柱ブロック型標準燃料要素または上部反射体ブロック間の隙間における流動特性を測定します。実験では、INL MIRフローシステムにおいて、主に粒子画像流速測定法（PIV）を用いた光学的手法が用いられます。MIR法の利点は、流れ場に干渉する変換器を配置することなく、また光路を歪ませることなく、通路内および物体周囲における流動特性を光学的に測定できることです。非加熱MIR実験は、形状が複雑な場合の最初のステップとなります。 [ 3 ]

計画されたアップグレード

3Dレーザードップラー速度測定システム

  • 現在のシステムは2次元である
  • 高速・高解像度3D粒子画像流速測定システム
  • 最大 1 kHz のフレーム レート (現在のシステムは 2～3 Hz 標準または RAM の限界まで 15 Hz に対応)
  • 4.2 MP解像度（現在のシステムは1.92 MP解像度）
  • 平面レーザー誘起蛍光（PILF）システム[ 4 ]

寄稿者

  • 参照: Becker, S.、Stoots, CM、Condie, KG、Durst, F.、および McEligot, DM、2002、「LDA による正方形リブによって誘発される遷移流の測定」、J. Fluids Eng.、124、2002 年 3 月、pp. 108–117。
  • 参照: Condie, KG、McCreery, GE、McEligot、2001、「SNF 貯蔵キャニスターの基礎流体物理の測定」、INEEL/EXT-01-01269、2001 年 9 月。
  • 参照: McEligot, DM、McCreery, GE、Pink, RJ、Barringer, C.、Knight, KJ、2001、「化学兵器および生物兵器の気流アプリケーションのための物理的および計算モデル化」、INEEL/CON-02-00860、2001 年 11 月。
  • 参照: McEligot, DM、Condie, KG、Foust, TD、Jackson, JD、Kunugi, T.、McCreery, GE、Pink, RJ、Pletcher, RH、Satake, SI、Shenoy, A.、Stacey, DE、Vukoslavcevic, P.、Wallace, JM、2002、「先進原子炉システムにおける高温流の基礎熱流体物理学」、INEEL-EXT-2002-1613、2002 年 12 月。
  • 参照: McEligot, DM、Condie, KG、McCreery, GE、Hochreiter, LE、Jackson, JD、Pletcher, RH、Wallace, JM、Yoo, JY、Ro, ST、Lee, J.WS.、および Park, SO、2003、「Advanced Computational Thermal Fluid Physics (CTFP) and its Assessment for Light Water Reactors and Supercritical Reactors」、INEEL-EXT03-01215 Rev 5、2003 年 12 月。
  • 参照: McIlroy, HM Jr.、2004、「現実的な粗面を持つタービンブレード モデル上の境界層」、博士論文、アイダホ大学、2004 年 12 月。
  • 参照: Shuster, JM、Pink, RJ、McEligot, DM、および Smith, DR、2005、「円形合成ジェットと直交流境界層の相互作用」、第 35 回 AIAA 論文 2005–4749、流体力学会議および展示会、2005 年 6 月 6 日～9 日、トロント、カリフォルニア州。
  • 参照: McIlroy, HM Jr.、McEligot, DM、および Pink, RJ、「プリズマティックガス冷却原子炉の下部プレナムモデルにおける流れ現象の測定」、J. of Eng. for Gas Turbines & Power、132、2010 年 2 月、pp. 022901–1 – 022901–7。
  • 参照：Wilson, BM, Smith, BL, Spall, R. and McIlroy, HM Jr., 2009, 「高度にモデル化可能な評価実験の例としての非対称旋回ジェット」、ICONE17-75362、ICONE17 2009議事録、第17回国際原子力工学会議

参考文献

  1. ^ Wright, SF; Zadrazil, I.; Markides, CN (2017). 「単相液体、二相液体-液体、および多相固体-液体流における光学ベース測定における固体-流体選択オプションのレビュー」 . Experiments in Fluids . 58 (9): 108. Bibcode : 2017ExFl...58..108W . doi : 10.1007/s00348-017-2386-y . hdl : 10044/1/49407 .
  2. ^ 「Matched Index of Refraction Technique」 . inlportal.inl.gov . 2013年10月13日閲覧。
  3. ^ 「ログイン」 . inlportal.inl.gov . 2014年4月19日閲覧。
  4. ^ 「ログイン」 . inlportal.inl.gov . 2014年4月19日閲覧。
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