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Dr. Eckhard Krepper
Computational Fluid Dynamics
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Dr. Thomas Höhne
Computational Fluid Dynamics
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CFD-Simulationen zum Blasenmitriss durch einen Flüssigkeitsstrahl

Der Blasenmitriss durch einen Flüssigkeitsstrahl, der auf eine Flüssigkeitsvorlage trifft, hat einen wesentlichen Einfluss auf die Strömungseigenschaften und damit die Vermischung in der Vorlage. In dieser Strömungssituation tritt Gas sowohl als kontinuierliche Phase auf (oberhalb der Wasseroberfläche) als auch als disperse Phase (mitgerissene Blasen). Der Blasenmitriss in die Vorlage wurde bisher nur sehr ungenau beschrieben.

Impinging Jet

Bild 1: Ein Wasserstrahl trifft auf eine freie Oberfläche (CFD-Simulation)

Simulationen zur Untersuchung des Einflusses verschiedener Parameter und der Blasenkräfte werden durchgeführt, um Verbesserungen der Modellierung zu erzielen. Es werden Methoden entwickelt, um Gebiete mit stratifizierter Strömung bzw. Blasen- oder Tropfenströmung zu indentifizieren, und ortsabhängig geeignete Parameter zur Beschreibung der Phasenwechselwirkungen zu verwenden. Diese Arbeiten erfolgen im Rahmen des EU-Projekts NURESIM zur Beschreibung von PTS-Phänomenen (d.h. Thermoshock bei Notkühlung) in Druckwasserreaktoren.

Flüssigkeitsstrahlen, die auf eine freie Oberfläche auftreffen, werden als Teilproblem auch in folgenden Projekten behandelt:

  • Vermischung und Wärmeaustausch bei Befüllung eines Notkühlmitteltanks mit deboriertem Wasser

    In einem Tank befindet sich boriertes Wasser mit gegebener Konzentration und Temperatur. Der Tank wird durch einen Einlaufstutzen oberhalb des Flüssigkeitsspiegels mit deborierten Wasser befüllt, dessen Temperatur sich von der Vorlage unterscheidet. Ziel der CFD Zweiphasensimulation ist die Temperatur- und Borsäureverteilung im Behälter. Hierbei müssen die unterschiedlichen Morphologien der Strömung beim Eintauchen des Wasserstrahls in die Wasservorlage berücksichtigt werden.
    Ansprechpartner: Dr. Thomas Höhne

  • Simulation des Verhaltens von Isoliermaterial im Reaktorsumpf

    Mit Lasern und Hochgeschwindigkeitskameras (PIV und LDA) wird der Impulstransport eines  Strahls in die Vorlage gemessen. Von besonderem Interesse ist der Einfluß des Blaseneintrags auf die Strömung und die Auswirkung auf Sedimentation und Resuspension von Fasern.
    Ansprechpartner: Dr. Eckhard Krepper

Literatur:

M. Schmidtke, D. Lucas "CFD Appraches for Modelling Bubble entrainment by an Impinging Jet", Science and Technology of Nuclear Installations, Volume 2009 (2009), doi:10.1155/2009/148436

D. Lucas. “Identification of Relevant PTS Scenarious, State of the Art of Modelling and Needs for Model Improvements”, Deliverable 2.1.1., NURESIM-SP2-TH.

D. Lucas. “Review of the Existing Data Basis for the Validation of Models for PTS”, Deliverable 2.1.2., NURESIM-SP2-TH.

NURESIM-SP2-TH, Deliverable 2.1.3.1. Progress Report on the Modeling of the Plunging Jet Configuration. E. Bodèle, D. Lucas.
(Nur für Mitglieder des NURESIM-Projektes zugänglich) 

NURESIM-SP2-TH, Deliverable 2.1.3.2. Progress Report on the Modeling of the Plunging Jet Configuration. E. Bodèle, D. Lucas.
(Nur für Mitglieder des NURESIM-Projektes zugänglich)

Danksagung

Diese Arbeit wird von der Europäischen Union im Rahmen des NURESIM-Projektes gefördert.

Links

Thermoschock-Phänomene bei Notkühlwassereinspeisung in einem Druckwasserreaktor (PTS)

Europäische Plattform für NUclear REactor SIMulations (NURESIM)


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