عنوان انگلیسی:
A numerical technique for analysis of transient two-phase flow in a vertical tube using the Drift Flux Model
عنوان فارسی:
روشی عددی برای تحلیل جریان دو فازی گذرا در یک کانال عمودی با استفاده از مدل شار -رانشی
رشته : مهندسی هسته ای ، فیزیکی
تعداد صفحات مقاله اصلی: 7 صفحه
تعداد صفحات ترجمه: 20 صفحه
سال انتشار: 2012
مجله
Nuclear Engineering and Design
لینک مقاله
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0029549311009113
Abstract
This paper presents a numerical solution of one-dimensional transient two-phase flow in a vertical channel using the Drift Flux Model (DFM). The DFM treats the two phases as a mixture, but allows slippage between the gas and the liquid phase. The DFM was used for the calculation of velocity and fraction of each phase, combined with the most relevant closure relationships models for condensation, wall evaporation, and phasic velocities. The solution of the three conservation equations for the mixture and a continuity equation for the gas phases is obtained by a semi-implicit numerical method. A finite volume method is used to discretize the governing equations on a staggered grid in the computational domain. Satisfactory agreement is shown between predicted void fraction, RELAP5 code and available experimental data under both transient and steady state conditions. Numerical solution was also obtained for a wide two-phase flow conditions: system pressure, surface heat flux, mass flow rate and inlet sub-cooling to check the model ability to predict void fraction accurately. It is concluded, therefore, that the DFM is able to predict void fraction in subcooled flow boiling with sufficient accuracy. For pressures lower than 30 bars, the DFM overestimated the void fraction in comparison with the experimental data by about 15%. The model requires less computational power to simulate than other approaches and has no limitations on the nodalization process for numerical stability. It is therefore expected that development of presented model will be useful for the assessment of experimental data, as well as performing pre-test numerical experimentation.
Keywords
- Two-phase flow;
- Drift-flux model;
- Sub-cooled boiling channel
روشی عددی برای تحلیل جریان دو فازی گذرا در یک کانال عمودی با استفاده از مدل شار -رانشی
چکیده
این مقاله، راه حل عددی جریان دو فازی گذرای یک بعدی را در یک کانال عمودی با استفاده از مدل DFM ارائه می کند. مدل DFM، دو فاز را به عنوان یک ترکیب در نظر می گیرد اما افت بین فاز گاز و فاز مایع را امکان پذیر می سازد. مدل DFM برای محاسبه ی سرعت و نسبت هر فاز، همراه با مناسب ترین مدل های روابط محصور برای چگالش، تبخیر دیواره و سرعت های فازی، مورد استفاده قرار گرفته اند. راه حل سه معادله ی چگالش برای ترکیب و یک معادله ی پیوستگی برای فاز گازی، توسط روش عددی نیمه ضمنی بدست آمده اند. یک روش حجمی محدود، برای تفکیک معادلات حاکم بر روی یک شبکه ی شطرنجی در دامنه ی محاسباتی استفاده شده است. بین کسر خلاء پیش بینی شده، کد RELAP5 و اطلاعات تجربی موجود تحت هر دو شرایط گذرا و پایدار، همبستگی خوبی نشان داده شد. راه حل عددی برای شرایط جریان دو بعدی گسترده : فشار سیستم، شار حرارتی سطحی، نرخ جریان جرمی و سابکولینگ ورودی برای بررسی توانایی مدل جهت پیش بینی دقیق کسر خلاء، بدست آمده اند. بنابراین، می توان نتیجه گرفت که DFM قادر به پیش بینی دقیق کسر خلاء در جوشش جریان ساب کلد (تحت سرد) است. برای فشارهای کمتر از 30 بار، مدل حال حاضر در مقایسه با اطلاعات تجربی، کسر خلاء را15% بیش از مقدار معین برآورد می کند. این مدل نسبت به روش های دیگر، نیازمند قدرت محاسباتی کمتری برای شبیه سازی است و هیچگونه محدودیت هایی بر روی فرآیند گره سازی برای پایداری عددی ندارد. بنابراین، انتظار می رود که توسعه ی مدل ارائه شده، برای ارزیابی اطلاعات تجربی و همچنین انجام آزمایش عددی پیش آزمون، مفید باشد.
کلمات کلیدی: جریان دو فازی ، مدل شار-رانشی ، کانال جوشش ساب کلد
فهرست مطالب
روشی عددی برای تحلیل جریان دو فازی گذرا در یک کانال عمودی با استفاده از مدل شار -رانشی