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CFD analyses of fibre transport and fibre deposition at plunging jet conditions

  • E. Krepper , G. Cartland-Glover , A. Grahn , F.-P. Weiß , S. Alt , A. Kratzsch , S. Renger und W. Kästner
Veröffentlicht/Copyright: 5. April 2013
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Abstract

The investigation of insulation debris generation, transport and sedimentation becomes important with regard to reactor safety research for PWR and BWR, when considering the long-term behaviour of emergency core cooling systems during all types of loss of coolant accidents. A joint research project on such questions is being performed in cooperation between the University of Applied Sciences Zittau/Görlitz (HSZG) and the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR). The project deals with the experimental investigation of particle transport phenomena in coolant flow and the development of CFD models for its description (see [10–12]). While the experiments are performed at the University at Zittau/Görlitz, the theoretical modelling efforts are concentrated in Rossendorf. In the current paper, the basic concepts for CFD modelling are described and feasibility studies are presented. The model capabilities are demonstrated via complex flow situations, where a plunging jet agitates insulation debris.

Kurzfassung

Die Untersuchung von Freisetzung, Transport und Ablagerung von Isolationsmaterial ist in der Sicherheitsforschung von Druck- und Siedewasserreaktoren für die Betrachtung der Langzeit-Notkühlung bei Leckstörfällen wichtig. Zwischen der Hochschule Zittau (HSZG) und dem Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie ein Projekt zur Untersuchung damit im Zusammenhang stehender Fragen gefördert. Das Projekt befasst sich der experimentellen Untersuchung des Fasertransportes und der darauf basierenden Entwicklung von CFD-Modellen (siehe [10–12]). Während in der Hochschule Zittau Experimente durchgeführt werden, sind die Arbeiten zur CFD-Modellierung in Rossendorf konzentriert. Neben dem Transport der Fasern in einer Wasserströmung werden Fragen der Anlagerung von Fasern und des Differenzdruckaufbaus auf einem faserbelegten Sieb untersucht. Die vorliegende Arbeit stellt die wesentlichsten Konzepte der CFD-Modellierung sowie Machbarkeitsstudien vor. Am Beispiel einer komplexen Strömung, wie sie beim eintauchenden Wasserstrahl vorliegt, wird die Anwendbarkeit der Modelle gezeigt.


* Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Bautzner Landstraße 400, D-01328 Dresden, Germany. Tel.: +49 351 2602067, E-mail:

References

1 Knowledge Base for the Effect of Debris on Pressurized Water Reactor Emergency Core Cooling Sump Performance, NUREG/CR-6808; LA-UR-03-0880Suche in Google Scholar

2 Bin, A. K.: Gas entrainment by plunging liquid jets, Chem. Eng. Sci.48 (1993) 358510.1016/0009-2509(93)81019-RSuche in Google Scholar

3 Bonetto, F.; LaheyJr., R. T.: An experimental study on air carry under due to a plunging liquid jet, Int. J. Multiphase Flow19 (2) (1993) 28110.1016/0301-9322(93)90003-DSuche in Google Scholar

4 Burns, A. D.; Frank, T.; Hamill, I.; Shi, J.-M.: The Favre Averaged Drag Model for Turbulent Dispersion in Eulerian Multi-Phase Flows, 5th International Conference on Multiphase Flow, ICMF'04, Yokohama, Japan, May 30-June 4, 2004, Paper No. 392Suche in Google Scholar

5 Cummings, P. D.; Chanson, H.: Air entrainment in the developing flow region of plunging jets – Part 1: Theoretical Development, Transactions of the ASME, Journal of Fluids Engineering 119 (1997) 597Suche in Google Scholar

6 Cummings, P. D.; Chanson, H.: Air entrainment in the developing flow region of plunging jets – Part 2: Experimental, Transactions of the ASME, Journal of Fluids Engineering119 (1997) 603Suche in Google Scholar

7 Grace, J. R.; Wairegi, T.; Niguyen, T. H.: Shapes and velocities of simple drops and bubbles moving freely through immiscible liquids, Trans. Inst. Chem. Eng.54 (1976) 167Suche in Google Scholar

8 Haider, A.; Levenspiel, O.: Drag coefficient and terminal velocity of spherical and non spherical particles, Powder Technology58 (1989) 63Suche in Google Scholar

9 Iguchi, M.; Okita, K.; Yamamoto, F.: Mean velocity and turbulence characteristics of water flow in the bubble dispersion region induced by plunging water jet, Int. J. Multiphase Flow24 (4) (1998) 523Suche in Google Scholar

10 Krepper, E.; Cartland-Glover, G.; Grahn, A.; Weiss, F.-P.; Alt, S.; Hampel, R.; Kästner, W.; Seeliger, A.: Numerical and experimental investigations for insulation particle transport phenomena in water flow, Annals of Nuclear Energy35 (2008) 1564Suche in Google Scholar

11 Krepper, E.; Cartland-Glover, G.; Grahn, A.; Weiss, F.-P.; Alt, S.; Hampel, R.; Kästner, W.; Seeliger, A.: CFD-modeling and experiments of insulation debris transport phenomena in water flow, Nuclear Technology167 (1) (2009) 46Suche in Google Scholar

12 Krepper, E.; Cartland-Glover, G.; Grahn, A.: CFD-modelling of insulation debris transport phenomena in water flow, Kerntechnik74 (5–6) (2009) 25510.3139/124.110043Suche in Google Scholar

13 Salman, A. D.; Verba, A.: New approximate equations to estimate the drag coefficient of different particles of regular shape, Periodica Polytechnica of the Technical University Budapest – Chemical Engineering, 32 (4) (1988) 261Suche in Google Scholar

14 Schiller, L.; Nauman, A.: VDI Zeitschrift, 77 (1933) 318Suche in Google Scholar

15 Tomiyama, A.; Sou, I.; Zun, I.; Kanami, N.; Sakaguchi, T.: Effects of Eötvös number and dimensionless liquid volumetric flux on lateral motion of a bubble in a laminar duct flow, Advances in Multiphase Flow (1995) 310.1016/B978-0-444-81811-9.50005-6Suche in Google Scholar

16 Turney, M. A.; Cheung, M. K.; Powell, R. L.; McCarthy, M. J.: Hindered Settling of Rod-Like Particles Measured with Magnetic Resonance Imaging, AIChE Journal, Vol. 41, no. 2 (1995) 10.1002/aic.690410207Suche in Google Scholar

Received: 2010-10-22
Published Online: 2013-04-05
Published in Print: 2011-03-01

© 2011, Carl Hanser Verlag, München

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