The demand for eco-friendly energy is expected to increase due to the recently strengthened environmental regulations. In particular, the flow inside the pipe used in a cargo handling system (CHS) or fuel gas supply system (FGSS) of hydrogen transport ships and hydrogen-powered ships exhibits a very complex pattern of multiphase-thermal flow, including the boiling phenomenon and high accuracy analysis is required concerning safety. In this study, a feasibility study applying the boiling model was conducted to analyze the multiphase-thermal flow in the pipe considering the phase change. Two types of boiling models were employed and compared to implement the subcooled boiling phenomenon in nucleate boiling numerically. One was the "Rohsenow boiling model", which is the most commonly used one among the VOF (Volume-of-Fluid) boiling models under the Eulerian-Eulerian framework. The other was the "wall boiling model", which is suitable for nucleate boiling among the Eulerian multiphase models. Moreover, a comparative study was conducted by combining the nucleate site density and bubble departure diameter model that could influence the accuracy of the wall boiling model. A comparison of the Rohsenow boiling and the wall boiling models showed that the wall boiling model relatively well represented the process of bubble formation and development, even though more computation time was consumed. Among the combination of models used in the wall boiling model, the simulation results were affected significantly by the bubble departure diameter model, which had a very close relationship with the grid size. The present results are expected to provide useful information for identifying the characteristics of various parameters of the boiling model used in CFD simulations of multiphase-thermalflow, including phase change and selecting the appropriate parameters.
Reactor fuel's power distribution plays a vital role in designing the new generation thermionic Space Reactor Power Systems (SRPS). In this paper, the 1/12th SPACE-R's full reactor core was numerically analyzed with two kinds of different axial power distribution, to identify their impacts on thermal-hydraulic and thermoelectric characteristics. In the benchmark study, the maximum error between numerical results and existing data or design values ranged from 0.2 to 2.2%. Four main conclusions were obtained in the numerical analysis: a) The axial power distribution has less impact on coolant temperature. b) Axial power distribution influenced the emitter temperature distribution a lot, when the core power was cosine distributed, the maximum temperature of the emitter was 194 K higher than that of the uniform power distribution. c) Comparing to the cosine axial power distribution, the uniform axial power distribution would make the maximum temperature in each component of the reactor core much lower, reducing the requirements for core fuel material. d) Voltage and current distribution were similar to the axial electrode temperature distribution, and the axial power distribution has little effect on the output power.
Generally, classifiers have been used as machines to crush raw materials and classify suitable particle sizes in all industrial fields, such as food, chemical, and mineral. However, the technique for classifying micron-sized particles between 5 and $20{\mu}m$ is inferior. In particular, numerous experiments and considerable experiences are required to predict the particle size, because the classifier particle size is determined according to the internal flow. However, it is quite difficult to set the driving conditions so that the desired particle size can be classified only by experience and experimentation. Therefore, this study proposes a method of predicting the average particle size by employing multiphase flow analysis and the Taguchi method; this method is subsequently verified.
The analysis and comparation of the half-coiled short-pitch windings with different phase belt are presented in the paper. The half-coiled short-pitch windings can supply the odd and even harmonics simultaneously, which can be applied in multiphase bearingless motor (MBLM). The space harmonic distribution of the half-coiled short-pitch windings with two kinds of phase belt is studied wi th respect to different coil pitch, and the suitable coil pitch can be selected from the analysis results to reduce the additional radial force and torque pulse. The two kinds of half-coiled short-pitch windings are applied to the five- and six-phase bearingless motor, and the comparation from the Finite Element Method (FEM) results shows that the winding with $2{\pi}/m$ phase belt is fit for the five phase bearingless motor and the winding with ${\pi}/m$ phase belt is suitable for the six phase bearingless motor. Finally, a five phase surface-mounted permanent magnet (PM) bearingless motor is built and the experimental results are presented to verify the validity and feasibility of the analysis. The results presented in this paper will give useful guidelines for design optimization of the MBLM.
The phenomenon identification and ranking table (PIRT) is an important basis in the nuclear power plant (NPP) thermal-hydraulic analysis. This study focuses on the importance ranking of the input parameters when lacking the PIRT, and the target scenario is the small break loss of coolant accident (SBLOCA) in a pressurized water reactor (PWR) CPR1000. A total of 54 input parameters which might have influence on the figure of merit (FOM) were identified, and the sensitivity measure of each input on the FOM was calculated through an optimized moment-independent global sensitivity analysis method. The importance ranking orders of the parameters were transformed into the Savage scores, and the parameters were categorized based on the Savage scores. A parameter importance ranking table for the SBLOCA scenario of the CPR1000 reactor was obtained, and the influences of some important parameters at different break sizes and different accident stages were analyzed.
The crystal structure of ZnS fabricated by gas-liquid phase reaction was obtained by XRD and refined by RIETAN near R$_{wp}$ factor 10%. The increasement of HCP phase depended on extra H$_2$S gas and the lattice parameter and crystalline size changed by the relative ratio of multiphase. Using ZnS of the different multiphase ratio and crystalline size, sintered ZnS:Cu, Al green phosphor and the CL property resulted optimum luminescence in the range of 91~94% and 150~190$\AA$, respectably, FCC/HCP ratio and crystalline size. As changing of structure ratio, the reason of different luminescence property is now studying. As well as, after XRD pattern of TiO$_2$powder fitted by RIETAN and the structure factor using MEED method simulated about each atom of (002) plane. Additionally, we proposed RIETAN and MEED were the methods of the study of luminescence mechanism for many phosphor materials.s.
Motivated by reducing the uncertainties in quantification of debris bed coolability, this paper reports an experimental study on two-phase flow resistances and interfacial drag in packed porous beds. The experiments are performed on the DEBECO-LT (DEbris BEd COolability-Low Temperature) test facility which is constructed to investigate the adiabatic single and two phase flow in porous beds. The pressure drops are measured when air-water two phase flow passes through the porous beds packed with different size particles, and the effects of interfacial drag are studied especially. The results show that, for two phase flow through the beds packed with small size particles such as 1.5 mm and 2 mm spheres, the contribution of interfacial drag to the pressure drops is weak and ignorable, while the significant effects are conducted on the pressure drops of the beds with bigger size particles like 3 mm and 6 mm spheres, where the interfacial drag in beds with larger particles will result in a descent-ascent tendency in the pressure drop curves along with the fluid velocity, and the effect of interfacial drag should be considered in the debris coolability analysis models for beds with bigger size particles.
Subchannel code is one of the effective simulation tools for thermal-hydraulic analysis in nuclear reactor core. In order to reduce the computational cost and improve the calculation efficiency, empirical correlation of turbulent mixing coefficient is employed to calculate the lateral mixing velocity between adjacent subchannels. However, correlations utilized currently are often fitted from data achieved in central channel of fuel assembly, which would simply neglect the wall effects. In this paper, the CFD approach based on spectral element method is employed to predict turbulent mixing phenomena through gaps in 3 × 3 bare tight lattice rod bundle and investigate the flow pulsation through gaps in different positions. Re = 5000,10000,20500 and P/D = 1.03 and 1.06 have been covered in the simulation cases. With a well verified mesh, lateral velocities at gap center between corner channel and wall channel (W-Co), wall channel and wall channel (W-W), wall channel and center channel (W-C) as well as center channel and center channel (C-C) are collected and compared with each other. The obvious turbulent mixing distributions are presented in the different channels of rod bundle. The peak frequency values at W-Co channel could have about 40%-50% reduction comparing with the C-C channel value and the turbulent mixing coefficient β could decrease around 25%. corrections for β should be performed in subchannel code at wall channel and corner channel for a reasonable prediction result. A preliminary analysis on fluctuation at channel gap has also performed. Eddy cascade should be considered carefully in detailed analysis for fluctuating in rod bundle.
In this paper, multiphase optimization of machine structure is presented. The goal of first step is to obtain (i) light weight, (ii) rigidity statically. In this step, multiple optimization problem with two objective functions is treated using Pareto Genetic Algorithm. Where two objective functions are weight of the structure, and static compliance. The method is applied to a new machine structure design.
A dryout mechanism model for rectangular narrow channels at high pressure conditions is developed by assuming that the Kelvin-Helmholtz instability triggered the occurrence of dryout. This model combines the advantages of theoretical analysis and empirical correlation. The unknown coefficients in the theoretical derivation are supported by the experimental data. Meanwhile, the decisive restriction of the experimental conditions on the applicability of the empirical correlation is avoided. The expression of vapor phase velocity at the time of dryout is derived, and the empirical correlation of liquid film thickness is introduced. Since the CHF value obtained from the liquid film thickness should be the same as the value obtained from the Kelvin-Helmholtz critical stability under the same condition, the convergent CHF value is obtained by iteratively calculating. Comparing with the experimental data under the pressure of 6.89-13.79 MPa, the average error of the model is -15.4% with the 95% confidence interval [-20.5%, -10.4%]. And the pressure has a decisive influence on the prediction accuracy of this model. Compared with the existing dryout code, the calculation speed of this model is faster, and the calculation accuracy is improved. This model, with great portability, could be applied to different objects and working conditions by changing the expression of the vapor phase velocity when the dryout phenomenon is triggered and the calculation formula of the liquid film.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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