This project deals with two-phase CFD model validation, a subject which is currently under active research due to its complexity. The goal is to create a model that predicts data profiles to an acceptable degree for a wide array of flow conditions. The applications within the nuclear field would mainly be for safety analysis, e.g. to predict phenomena such as the critical heat flux. The underlying physics were investigated, and simulations were performed of two-phase flow of the coolant R12 using the program OpenFOAM in an attempt to match radial profiles of void fraction, interfacial area concentration, vapour velocity and sauter mean diameter for different flow conditions provided by the DEBORA experiments. The proper set of models was found via sensitivity testing: trying combinations of different models and model coefficients. The effect on the simulation result was investigated, with the models that improved the result kept while the rest were discarded. The main strategy was to find models that accurately predicted the sauter mean diameter, as initial sensitivity tests showed the result to be highly dependent on this parameter. The impact of initial conditions and mesh refinement was also investigated, and a temperature validation study was done. The process was aided by a number of Matlab programs written by the author, to calculate and verify inputs and to post-process the result. A model was found that simulated the subcooled nucleate boiling datasets to an acceptable degree. The model failed to accurately simulate saturated nucleate boiling. / Detta projekt behandlar tvåfas CFD-modellvalidering, ett ämne som fortfarande ärunder aktiv forskning på grund av sin komplexitet. Syftet är att utveckla en modellsom förutser dataprofiler till en acceptabel grad för en mängd olika flödesregimer.Inom kärnkraftsbranchen skulle detta primärt vara applicerbart inom reaktorsäkerhet,t.ex. för att förutse fenomen så som critical heat flux. Den underliggande fysikenundersöktes, och simuleringar genomfördes på tvåfas flöde av kylmedlet R12 med hjälpav programmet OpenFOAM i ett försök att matcha 14 dataprofiler för void fraction,interfacial area, vapour velocity och sauter mean diameter för olika flödesregimertillhandahålla av DEBORA-experimenten.Den rätta uppsättningen modeller fanns via känslighetsanalys, genom att testa olikakombinationer av modeller och modellkoefficienter. Deras effektersimuleringsresultatet undersöktes, och de modeller som förbättrade resultatet behölls,medans resten förkastades. Huvudstrategin var att hitta modeller som förutsåg sautermean diameter, bubblornas medeldiameter, väl, då preliminär känslighetsanalysvisade att resultaten var mycket känsliga på denna parameter. Inflytandet avinitialvillkor och mesh-förfining undersöktes, och en temperaturprofilsvalideringgenomfördes. Till hjälp i processern var ett antal Matlab-program skrivna avförfattaren för att beräkna och verifiera inmatning och behandla och visualiserautdatan. En modell hittades som simulerade underkyld kokning till en acceptabel grad.Modellen misslyckades med att träffsäkert simulera mättad kokning.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-315700 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Härlin, Richard |
| Publisher | KTH, Kärnenergiteknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2022:033 |
Page generated in 0.003 seconds