屈折率の一致したフロー施設

整合屈折率（MIR ）は、 1990年代に建設されたアイダホ国立研究所にある施設です。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ケースにおいて、典型的な超高温原子炉（VHTR）の典型的な角柱標準燃料要素または上部反射体ブロック形状の隙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対する運動量方程式、スカラー混合、および乱流モデルの計算流体力学（CFD）ソリューション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。

MIR はドップラー速度測定法を使用して、ループ内のモデルの 3 次元画像を作成します。これを行うために、ループは約 3,500 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。スケールに合わせて作られた特別な石英モデルが、観測装置の近くのループに挿入されます。MIR は、原子炉の炉心の内部を含むさまざまなモデルを分析できます。

MIR の目的は、研究者がモデルの流体特性、つまりモデル構造がモデル内および/または周囲の空気、水、または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。この点で、MIR は風洞に似ています。MIR が提供できる情報は、設計を評価したい研究者にとって貴重です。

オイルが流れて規定の温度に保たれると、オイルは石英モデルと同じ屈折率を持ちます。この屈折率マッチングは液体の流れの実験でよく使われる手法で、研究者や機器はモデルとオイルの界面で歪みなく施設内の流れを見ることができます。^{[1]研究者はオイルに小さな粒子を加えたり、オイル内の不純物だけを使ったりして}粒子画像流速測定法で流れ場を調べることができます。^[2]

MIR VHTRバイパスフロー実験では、冷却材チャネルと、典型的な角柱ブロック標準燃料要素または上部反射体ブロック間の隙間のフロー特性を測定します。実験では、INL MIRフローシステムで主に粒子画像流速測定法（PIV）などの光学技術を使用します。MIR技術の利点は、流れ場に妨害となるトランスデューサーを配置したり、光路を歪ませたりすることなく、通路内や物体の周りのフロー特性を光学測定で判断できることです。非加熱MIR実験は、形状が複雑な場合の最初のステップです。 ^[3]

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2D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 の制限まで 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]

• 参照: Becker, S.、Stoots, CM、Condie, KG、Durst, F.、および McEligot, DM、2002、「LDA 測定による正方形リブによる遷移流の測定」、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的モデリング」、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、「先進的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、「現実的な粗い表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クロスフロー境界層の相互作用」、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 ～ 9 日、トロント、カリフォルニア州。
• 参照: McIlroy, HM Jr.、McEligot, DM、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.、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

• Miller, P; Danielson, K; Moody, G; Slifka, A; Drexler, E; Hertzberg, J (2006). 「in vitro 心血管モデルにおけるジエチルフタレート/エタノール溶液を使用した屈折率のマッチング - Springer」。Experiments in Fluids . 41 (3): 375–381. Bibcode :2006ExFl...41..375M. doi :10.1007/s00348-006-0146-5. S2CID  122275219.
• 「MIR Current Experiments」. inlportal.inl.gov . 2014年4月19日閲覧。
• 「INL」。inl.gov 。 2014年4月19日閲覧。
• 「マッチドインデックス屈折法」。inlportal.inl.gov 。 2014年4月19日閲覧。