Numerical investigation of two-phase natural convection and temperature stratifi cation phenomena in a rectangular enclosure with conjugate heat transfer

Audrius Gra􀀀zevi􀀀cius

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자료유형: 학술저널

저자정보: Audrius Gra􀀀zevi􀀀cius

저널정보: 한국원자력학회 Nuclear Engineering and Technology Nuclear Engineering and Technology 제52권 제1호

발행연도: 2020.1

수록면: 27 - 36 (10page)

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Natural convection and thermal stratification phenomena are found in large water pools that are being used as heat sinks for decay heat removal from the reactor core using passive heat removal systems. In this study, the two-phase (water and air) natural convection and thermal stratification phenomena with conjugate heat transfer in the rectangular enclosure were investigated numerically using ANSYS Fluent 17.2 code. The transient numerical simulations of these phenomena in the full-scale computational domain of the experimental facility were performed. Generation of water vapour bubbles around the heater rod and evaporation phenomena were included in this numerical investigation. The results of numerical simulations are in good agreement with experimental measurements. This shows that the natural convection is formed in region above the heater rod and the water is thermally stratified in the region below the heater rod. The heat from higher region and from the heater rod is transferred to the lower region via conduction. The thermal stratification disappears and the water becomes well mixed, only after the water temperature reaches the saturation temperature and boiling starts. The developed modelling approach and obtained results provide guidelines for numerical investigations of thermal-hydraulic processes in the water pools for passive residual heat removal systems or spent nuclear fuel pools considering the concreate walls of the pool and main room above the pool.

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B. U. Bae / 2012 / Design of condensation heat exchanger for the PAFS(passive auxiliary feedwater system)of APRþ(advanced power reactor plus) / Ann. Nucl. Energy 46:134~143

S. Kim / 2013 / An experimental study on the validation of cooling capability for the Passive Auxiliary Feedwater System(PAFS)condensation heat exchanger / Nucl. Eng. Des 260:54~63

S. Kim / 2014 / Experimental investigation on the natural convection flow in pool boiling / Nucl. Eng. Des 280:349~361

S. Kim / 2017 / Experimental study on the thermal stratification in a pool boiling with a horizontal heat source / Ann. Nucl. Energy 106:235~246

H. F. Oztop / 2009 / Fluid flow due to combined convection in lid-driven enclosure having a circular body / Int. J. Heat Fluid Flow 30:886~901

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