Abstract
Countercurrent gaseous flows may occur under certain conditions e.g. in narrow flow paths between compartments within containments of nuclear power plants (NPP) during design basis and beyond design basis accidents. Their potential effect on thermal-hydraulics within the containment is not sufficiently investigated yet. This publication focuses on modelling and numerical investigation of the physical phenomenon of pressure loss due to turbulence in such countercurrent gas-gas flows. Scenarios observed in the test facilities PANDA and THAI+ are being investigated. The important regimes of the countercurrent layered gaseous flows are identified and a mathematical model incorporating all the required regimes is introduced, implemented in the GRS program COCOSYS, tested and discussed in detail. The effects of the new model are numerically investigated. By means of a comparison with a CFD simulation, the model parameters are evaluated. It is suggested to improve the accuracy of the model with the help of future experiments.
Kurzfassung
Bei Auslegungsstörfällen und Unfällen in Kernkraftwerken können im Sicherheitseinschluss unter bestimmten Bedingungen gasförmige Gegenströmungen, zum Beispiel in Strömungsverbindungen zwischen Räumen, auftreten. Deren möglicher Einfluss auf die Thermohydraulik im Sicherheitseinschluss ist noch nicht ausreichend untersucht. In dieser Arbeit sind die wichtigsten Formen einer gasförmigen Gegenströmung beschrieben. Anschließend wird ein neuer Modellansatz, der die physikalischen Einflüsse bei den einzelnen Regimes beschreibt, vorgestellt und detailliert diskutiert. Das zuvor beschriebene Modell wurde in das GRS Programm COCOSYS, das ein substantieller Bestandteil des Programmpakets AC2 ist, implementiert. Mithilfe dieses Ansatzes werden numerische Untersuchungen des Druckverlustes aufgrund von Turbulenzen bei gasförmigen Gegenströmungen in Strömungsverbindungen durchgeführt. In der Anwendung auf realistische Szenarien in den Versuchsanlagen PANDA und THAI+ wird die Bedeutung dieses Phänomens studiert. Die resultierenden Effekte des neuen Modells werden dabei numerisch untersucht und offene Modellparameter anhand eines Vergleichs mit einer CFD-Simulation ausgewertet. Weitere Vorschläge zur Verbesserung der Genauigkeit des Modells mit Hilfe zukünftiger physikalischer Messungen werden vorgestellt.
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