• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권11호
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• pp.4322-4328
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• 2022

The two-fluid model is widely used to describe two-phase flows in complex systems such as nuclear reactors. Although the two-phase flow was successfully simulated, the standard two-fluid model suffers from an ill-posed nature. There are several remedies for the ill-posedness of the one-dimensional (1D) two-fluid model; among those, artificial viscosity is the focus of this study. Some previous works added artificial diffusion terms to both mass and momentum equations to render the two-fluid model well-posed and demonstrated that this method provided a numerically converging model. However, they did not consider mass conservation, which is crucial for analyzing a closed reactor system. In fact, the total mass is not conserved in the previous models. This study improves the artificial viscosity model such that the 1D incompressible two-fluid model is well-posed, and the total mass is conserved. The water faucet and Kelvin-Helmholtz instability flows were simulated to test the effect of the proposed artificial viscosity model. The results indicate that the proposed artificial viscosity model effectively remedies the ill-posedness of the two-fluid model while maintaining a negligible total mass error.

• 대한교통학회지
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• 제27권1호
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• pp.27-34
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• 2009

도로교통망의 시스템변화에 대한 효과분석의 일환으로 1979년 Herman이 제시한 Two-Fluid Model을 적용하여 거시적인 교통류 변화특성을 분석하였으며, 이를 통해 도로시설의 운영개선 효과를 정량적으로 확인하였다. 본 연구에서는 일반국도 3호선 의정부 전체 구간의 약 8km, 총 31개 신호교차로를 분석 대상으로 하며, TSIS CORSIM 및 Run Time Extension을 이용한 미시적 시뮬레이션 분석으로 현황 및 개선 대안에 대한 개별차량의 주행정보를 추출하였다. Two-Fluid Model의 파라메타 산출결과 현황 대비 신호제어시스템 개선 시 네트워크의 서비스 질을 의미하는 단위거리 당 평균최소통행시간(Tm)은 약 35% 감소하였으며, 네트워크 수요증가에 대한 저항성을 의미하는 파라메타 n은 약 28%의 향상된 결과를 나타내었다. 국도 축을 대상으로 하는 시뮬레이션 기반의 자료 수집으로 인해 제한된 연구결과이나 Two-Fluid Model이 신호 최적화 및 연동형 반감응제어의 적용 등 신호제어시스템 개선에 대한 우수한 거시적 효과평가 지표로 활용되어 질 수 있음을 확인하였다.

• Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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• 제17권3호
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• pp.209-219
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• 2013

The present paper deals with the extension of AUSMPW+ scheme into two-fluid model for multiphase flow. AUSMPW+ scheme is the improvement of a single-phase AUSM+ scheme by designing pressure-based weighting functions to prevent oscillations near a wall and shock instability after a strong shock. Recently, Kitamura and Liou assessed a family of AUSM-type schemes with two-fluid model governing equations [K. Kitamura and M.-S. Liou, Comparative study of AUSM-Family schemes in compressible multi-phase flow simulations, ICCFD7-3702 (2012)]. It was observed that the direct application of the single-phase AUSMPW+ did not provide satisfactory results for most of numerical test cases, which motivates the current study. It turns out that, by designing pressure-based weighting functions, which play a key role in controlling numerical diffusion for two-fluid model, problems reported in can be overcome. Various numerical experiments validate the proposed modification of AUSMPW+ scheme is accurate and robust to solve multiphase flow within the framework of two-fluid model.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제33권4호
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• pp.409-422
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• 2001

The dynamic character of a system of the governing differential equations for the one- dimensional two-fluid model, where the momentum flux parameters are employed to consider the velocity and void fraction distribution in a flow channel, is investigated. In response to a perturbation in the form of a＇traveling wave, a linear stability analysis is peformed for the governing differential equations. The expression for the growth factor as a function of wave number and various flow parameters is analytically derived. It provides the necessary and sufficient conditions for the stability of the one-dimensional two-fluid model in terms of momentum flux parameters. It is demonstrated that the one-dimensional two-fluid model employing the physical momentum flux parameters for the whole range of dispersed flow regime, which are determined from the simplified velocity and void fraction profiles constructed from the available experimental data and $C_{o}$ correlation, is stable to the linear perturbations in all wave-lengths. As the basic form of the governing differential equations for the conventional one-dimensional two-fluid model is mathematically ill posed, it is suggested that the velocity and void distributions should be properly accounted for in the one-dimensional two-fluid model by use of momentum flux parameters.s.

• 한국가시화정보학회지
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• 제16권1호
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• pp.37-41
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• 2018

The two-fluid model is widely used for practical applications involving multi-phase flows in chemical reactor, nuclear reactor, desalination systems, boilers, and internal combustion engine. There are several modeling terms in the two-fluid model, which must be determined properly. This study suggests the best models for turbulent vertical bubbly flow.

• 대한토목학회논문집
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• 제40권2호
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• pp.167-175
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• 2020

1979년 Herman과 Prigogine에 의해 제안된 Two-fluid Model은 도시부 네트워크의 운영성을 설명하는 거시적인 모형으로서 네트워크 내 정지차량 비율과 평균 주행속도의 관계에 기초하고 있다. 이러한 Two-fluid Model의 파라미터는 교통류 특성에 따라 변화하므로 파라미터를 통한 운영성 분석 시 교통류 상태 변화를 규명하는 단계가 수반되어야 한다. 이에 본 연구는 Two-fluid Model의 파라미터를 활용하여 강우에 따른 교통사고 위험도를 비교하였고, 이로 인한 주행 행태가 도시부 네트워크의 운영성에 영향을 미침을 확인하였다. 먼저 Two-fluid Model 파라미터 추정결과, 맑은 날 대비 비가 온 날의 네트워크 운영성이 저하된 것으로 나타났다. 이후 운전자의 교통사고 위험인지 모형 계수를 산출하고 강우 여부에 따른 교통사고 위험도와 그에 따른 주행 행태 변화를 분석하였다. 오전·오후 시간대 모두 운전자는 맑은 날과 동일한 속도를 유지하였을 때 비가 온 날의 교통사고 위험도가 높을 수 있기 때문에, 위험도를 낮추기 위해 주행속도를 감속하는 경향을 보였다. 그러나 맑은 날 보다 비가 온 날의 위험도는 여전히 높은 것으로 파악되었다. 향후에는 도시부 교통망의 거시적 운영성과 사고 위험도 간의 관계를 보다 다양한 네트워크에서 분석하고 동시에 개선할 수 있는 방안을 연구해볼 필요가 있겠다.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권1호
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• pp.63-71
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• 2019

Herman과 Prigogine에 의해 제안된 Two-fluid Model은 네트워크에서 거시교통류를 분석하는데 유용하다. Two-fluid Model은 정지차량 비율과 네트워크 평균속도의 관계를 통해 네트워크를 분석하는 것으로, 주로 신호 혹은 비신호교차로가 다수 존재하는 도시부 교통망에 적용되어왔다. 일반적으로 네트워크의 교통수요가 증가함에 따라 네트워크 내 평균주행속도와 평균통행속도 모두 감소하며, 네트워크 내 정지차량의 비율과 정체로 인한 저속차량의 비율도 증가한다. 본 연구는 정체상황을 고려한 Two-fluid Model을 제안하였다. 정체상황을 구분하는 임계속도와 정체상황이 네트워크에 미치는 가중치는 평균 제곱근 편차(RMSE)를 최소화하도록 값을 정산하여 적용하였다. 서울시 네트워크의 임계속도는 약 34 kph로 나타났으며, 정체상황이 네트워크에 미치는 영향의 가중치는 약 0.61로 나타났다. 본 연구에서 제안한 Model은 기존 Model에 비하여 $R^2$가 0.78에서 0.99로 크게 증가하였으며, 파라미터의 값은 큰 차이를 보이지 않았다. 이는 제안한 Model이 네트워크 및 신호운영 평가에 사용될 가능성이 있음을 의미한다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권4호
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• pp.1495-1507
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• 2022

The improvement of thermal-hydraulic analysis techniques is essential to ensure the safety and reliability of nuclear power plants. The one-dimensional two-fluid model has been adopted in state-of-the-art thermal-hydraulic system codes. Current constitutive equations used in the system codes reach a mature level. Some exceptions are the partition method of wall friction in the momentum equation of the two-fluid model and the interfacial drag force model for a horizontal two-phase flow. This study is focused on deriving the partition method of wall friction in the momentum equation of the two-fluid model and modeling the interfacial drag force model for a horizontal bubbly flow. The one-dimensional momentum equation in the two-fluid model is derived from the local momentum equation. The derived one-dimensional momentum equation demonstrates that total wall friction should be apportioned to gas and liquid phases based on the phasic volume fraction, which is the same as that used in the SPACE code. The constitutive equations for the interfacial drag force are also identified. Based on the assessments, the Rassame-Hibiki correlation, Hibiki-Ishii correlation, Ishii-Zuber correlation, and Rassame-Hibiki correlation are recommended for computing the distribution parameter, interfacial area concentration, drag coefficient, and relative velocity covariance of a horizontal bubbly flow, respectively.

• Advances in concrete construction
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• 제13권5호
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• pp.361-365
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• 2022

The objective of this study is to simulate the two-phase flow in pipes with various two-fluid models and determinate the shear stress. A hyperbolic shear deformation theory is used for modelling of the pipe. Two-fluid models are solved by using the conservative shock capturing method. Energy relations are used for deriving the motion equations. When the initial conditions of problem satisfied the Kelvin Helmholtz instability conditions, the free-pressure two-fluid model could accurately predict discontinuities in the solution field. A numerical solution is applied for computing the shear stress. The two-pressure two-fluid model produces more numerical diffusion compared to the free-pressure two-fluid and single-pressure two-fluid models. Results show that with increasing the two-phase percent, the shear stress is reduced.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제25권2호
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• pp.233-236
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• 1993

상 변화가 없고 압력 변화가 없는 일차원 이상 유동에 있어서 드리프트 플럭스 모델자 2-유체 모델 사이의 상관 관계가 연구되었다. 증기 보존식은 드리프트 플럭스를 통하여 운동량 보존식에 의존한다는 사실에 기초하여 관계가 얻어졌다. 2-유체 모델로부터 출발하여 트리프트 플럭스의 파라미터의 함수로 표현된 계면 마찰식을 얻었다. 또한 기공 전달식을 유도함으로써 드리프트 플럭스는 2-유체 모델의 마찰력과 상호 관계가 있음을 보였다.