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Simulation of two-phase flow in pumping stations / Minato, Akihiko in La Houille blanche, N° 1 (2006) 

Public ISBD [article]  in La Houille blanche > N° 1 (2006) . - 59-64 p. Titre : Simulation of two-phase flow in pumping stations Titre original : Simulation des écoulements diphasiques dans les stations de pompage Type de document : texte imprimé Auteurs : Minato, Akihiko, Auteur ; Nakajima, Nobuyuki, Auteur ; Nagahara, Takahide, Auteur Article en page(s) : 59-64 p. Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Ecoulement  diphasique  Station  de  pompage  Génie  atomique  Système  de  réacteur  Méthode  numérique  Fluide Index. décimale : 551.4 Résumé : Le but de la présente étude est de développer des outils numériques pour les problèmes d'écoulements diphasiques dans les stations de pompage. Les méthodes fiables de simulation d'écoulements diphasiques sont indispensables en génie atomique parce que les programmes numériques sont des outils de conception importants pour les réacteurs nucléaires qui sont exposés à des conditions ambiantes sévères de haute température, de haute pression et d’irradiation en rayon gamma. Les essais en maquette nucléaire thermo-hydraulique sont très difficiles. Hitachi Ltd. a créé des programmes avancés de calcul sur ordinateur simulant les écoulements diphasiques multidimensionnels pour analyser les systèmes de réacteurs et les composants. Les méthodes numériques permettent de calculer une interface précise et stable malgré l’important rapport de densité entre les phases, parce que la méthode des volumes finis non décalés, qui a été adoptée, convient au traitement des discontinuités, et a une diffusion numérique minimum. Les programmes numériques multidimensionnels utilisent deux types de modèles d’écoulements diphasiques. Le premier est le modèle étendu à deux fluides, qui a les possibilités de suivi d'interface et de calculs ordinaires d’un modèle à deux fluides. Ce modèle est approprié à l’objectif actuel parce qu'il peut traiter la surface libre des canaux et le mélange bouillonnant entraîné dû au déferlement des vagues. Le second est la méthode améliorée des VOF (volumes de fluide) dans laquelle la technique PLIC (calcul d'interface linéaire par morceaux) a été utilisée. Le calcul de l'état de l'interface est simplifié en approchant par des cellules cubiques le calcul des cellules sphériques. Ces programmes numériques ont été appliqués à des études hydrauliques dans les Hitachi Industries Co. Ltd., vendeurs de machines hydrauliques et de systèmes de pompage. Il est nécessaire d'évacuer l'air en aval des sorties de siphon comme des bulles entraînées par l’écoulement de l'eau afin de faire fonctionner l'usine efficacement après un démarrage de station de pompage. Des expériences ont été effectuées en utilisant une section d’essai à échelle réduite. La maquette était en plexiglas transparent avec une section transversale rectangulaire. La surface libre de l’eau sur la paroi inclinée et le mélange bouillonnant entraîné dans le bassin, dû à la collision de la lame d'eau avec la surface libre, ont été filmés par une caméra vidéo. Les résultats du modèle étendu à deux fluides : niveau d’eau transitoire et pressions dans les sorties simulées de siphon étaient en bon accord avec les données expérimentales. Les variations de pression calculées à la crête et à l'emplacement de la pompe étaient en bon accord avec données expérimentales. La sédimentation dans un canal d'admission d'une station de pompage a été réalisée. L'écoulement à surface libre tridimensionnel était calculé par la méthode VOF améliorée et le comportement du sédiment en suspension dans l'écoulement est calculé. La célérité de la vague de surface dans le canal peu profond était en bon accord avec la célérité théorique. Les particules de sédiment avaient une distribution de taille et la traînée, la pesanteur et la flottabilité ont été prises en compte. La force tractrice critique du sédiment au sol a été estimée à partir de la corrélation de Schields. Les prévisions de l’aire de sédimentation et de la fraction en suspension étaient en bon accord avec les données expérimentales. Ces résultats ont prouvé que les programmes de calcul actuels étaient en mesure de traiter les phénomènes clés des écoulements diphasiques dans les stations de pompage. DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 RAMEAU : Ecoulement diphasique En ligne : akihiko_minato@pis.hitachi.co.jp, nobuyuki_nakajima@pis.hitachi.co.jp [article] Simulation of two-phase flow in pumping stations = Simulation des écoulements diphasiques dans les stations de pompage [texte imprimé] / Minato, Akihiko, Auteur ; Nakajima, Nobuyuki, Auteur ; Nagahara, Takahide, Auteur . - 59-64 p. Hydraulique Langues : Anglais (eng) in La Houille blanche > N° 1 (2006) . - 59-64 p. Mots-clés : Ecoulement  diphasique  Station  de  pompage  Génie  atomique  Système  de  réacteur  Méthode  numérique  Fluide Index. décimale : 551.4 Résumé : Le but de la présente étude est de développer des outils numériques pour les problèmes d'écoulements diphasiques dans les stations de pompage. Les méthodes fiables de simulation d'écoulements diphasiques sont indispensables en génie atomique parce que les programmes numériques sont des outils de conception importants pour les réacteurs nucléaires qui sont exposés à des conditions ambiantes sévères de haute température, de haute pression et d’irradiation en rayon gamma. Les essais en maquette nucléaire thermo-hydraulique sont très difficiles. Hitachi Ltd. a créé des programmes avancés de calcul sur ordinateur simulant les écoulements diphasiques multidimensionnels pour analyser les systèmes de réacteurs et les composants. Les méthodes numériques permettent de calculer une interface précise et stable malgré l’important rapport de densité entre les phases, parce que la méthode des volumes finis non décalés, qui a été adoptée, convient au traitement des discontinuités, et a une diffusion numérique minimum. Les programmes numériques multidimensionnels utilisent deux types de modèles d’écoulements diphasiques. Le premier est le modèle étendu à deux fluides, qui a les possibilités de suivi d'interface et de calculs ordinaires d’un modèle à deux fluides. Ce modèle est approprié à l’objectif actuel parce qu'il peut traiter la surface libre des canaux et le mélange bouillonnant entraîné dû au déferlement des vagues. Le second est la méthode améliorée des VOF (volumes de fluide) dans laquelle la technique PLIC (calcul d'interface linéaire par morceaux) a été utilisée. Le calcul de l'état de l'interface est simplifié en approchant par des cellules cubiques le calcul des cellules sphériques. Ces programmes numériques ont été appliqués à des études hydrauliques dans les Hitachi Industries Co. Ltd., vendeurs de machines hydrauliques et de systèmes de pompage. Il est nécessaire d'évacuer l'air en aval des sorties de siphon comme des bulles entraînées par l’écoulement de l'eau afin de faire fonctionner l'usine efficacement après un démarrage de station de pompage. Des expériences ont été effectuées en utilisant une section d’essai à échelle réduite. La maquette était en plexiglas transparent avec une section transversale rectangulaire. La surface libre de l’eau sur la paroi inclinée et le mélange bouillonnant entraîné dans le bassin, dû à la collision de la lame d'eau avec la surface libre, ont été filmés par une caméra vidéo. Les résultats du modèle étendu à deux fluides : niveau d’eau transitoire et pressions dans les sorties simulées de siphon étaient en bon accord avec les données expérimentales. Les variations de pression calculées à la crête et à l'emplacement de la pompe étaient en bon accord avec données expérimentales. La sédimentation dans un canal d'admission d'une station de pompage a été réalisée. L'écoulement à surface libre tridimensionnel était calculé par la méthode VOF améliorée et le comportement du sédiment en suspension dans l'écoulement est calculé. La célérité de la vague de surface dans le canal peu profond était en bon accord avec la célérité théorique. Les particules de sédiment avaient une distribution de taille et la traînée, la pesanteur et la flottabilité ont été prises en compte. La force tractrice critique du sédiment au sol a été estimée à partir de la corrélation de Schields. Les prévisions de l’aire de sédimentation et de la fraction en suspension étaient en bon accord avec les données expérimentales. Ces résultats ont prouvé que les programmes de calcul actuels étaient en mesure de traiter les phénomènes clés des écoulements diphasiques dans les stations de pompage. DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 RAMEAU : Ecoulement diphasique En ligne : akihiko_minato@pis.hitachi.co.jp, nobuyuki_nakajima@pis.hitachi.co.jp