Strömungen mit Verdampfung und Kondensation
Bei vielen Anwendungen spielen Verdampfung und Kondensation eine wichtige Rolle. Modelle werden für das Wandsieden ein schließlich der Berücksichtigung der kritischen Wärmestromdichte (CHF), für siedende Strömung durch Druckabfall und für kondensierende Strömungen entwickelt.
Das inhomogene MUSIG-Modell wurde für die Berücksichtigung des Phasenübergangs erweitert (Lucas et al., 2011). Entsprechende Implementierung wurden gemeinsam mit ANSYS im CFD-code ANSYS-CFX durchgeführt und sind Bestandteil der Standardversion des Codes.
Wandsiedemodell
Ein neues Modell zur Simulation von Blasenentstehung, -wachstum und ablösung von der Wand wurde basierend auf der Mikroschicht-Theorie entwickelt. Das Modell berücksichtigt die dynamische Blasengeometrie, den Kontaktwinkel und den Neigungswinkel zu verschiedenen Zeitpunkten.
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Kritischer Wärmestrom
Der Wärmeübergang beim Wandsieden ist sehr effektiv, jedoch durch den kritischen Wärmestrom (CHF), auch als Siedekrise bezeichnet, begrenzt. Er führt zu einem raschen Abfall des Wärmeübergangskoeffizienten bei temperaturgesteuertem Wärmeübergang bzw. zu einem beträchtlichen Anstieg der Temperatur der Heizfläche bei leistungsgesteuertem Wärmeübergang.
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Aufsiedende Strömungen
Flash-Sieden kennzeichnet den Phasenübergang von Flüssigkeit zu Dampf durch Druckabfall, die in vielen industriellen und technischen Anwendungen von Bedeutung ist. Zum Beispiel kann es bei der Strömung durch divergierende Düsen, Ablassventile oder Risse an Druckbehältern oder in natürlichen Kreislaufkühlsystemen auftreten.
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Kondensierende Rohrströmung
Basierend auf dem für Phasenübergang erweiterten inhomogenen MUSIG-Modell und den Baseline-Schließungs-Modellen erfolgte durch die Implementierung von Phasenübergangsmodellen die Erweiterung für kondensierende Strömungen.
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Publikation zur Erweiterung des inhomogenen MUSIG-Modells
- Lucas, D.; Frank, T.; Lifante, C.; Zwart, P.; Burns, A.
Extension of the Inhomogeneous MUSIG model for bubble condensation.
Nuclear Engineering and Design 241(2011), 4359-4367