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        • 단상 및 이상유동 유량 계측을 위한 평균 양방향 유동 튜브 개발

          윤병조(Byong-Jo Yun),강경호(Kyong-Ho Kang),어동진(Dong-Jin Euh),백원필(Won-Pil Baek) 한국유체기계학회 2004 유체기계 연구개발 발표회 논문집 Vol.- No.-

          Average Bi-directional flow tube was suggested to measure single and two phase flow rate. Its working principle is similar with Pitot tube, however, it makes it possible to eliminate the cooling system which is normally needed to prevent from flashing in the pressure impulse line of Pitot tube when it is used in the depressurization condition. The suggested instrumentation was tested in the air-water vertical test section which has 80㎜ inner diameter and 10m length. The flow tube was installed at 120 of L/D from inlet of test section. From the test, single air and water flow rate was measured successfully. For the emasurement of two phase flow rate, Chexal drift-flux correlation was used. In the test a new correlation of momentum exchange factor was suggested. The test result shows that the suggested instrumentation using the measured void fraction and Chexal drift-flux correlation can predict the mass flow rates within 10% error of measured data.

        • KCI등재후보

          CFD 코드의 기포류 유동 예측을 위한 기포크기모델 평가

          박진영(Jin-yeong Bak),윤병조(Byong-jo Yun) 한국에너지학회 2016 에너지공학 Vol.25 No.1

          기포크기는 다차원 이상유동에서 정확한 기포거동의 예측을 위해 중요한 인자이다. 현재 CFD 코드인 STAR CCM+에서는 유동채널에서 기포크기예측을 위해 역학적인 기포크기모델인 Sγ 모델을 제공하고 있다. 기포크기예측을 위한 또 다른 모델로써 고압조건의 과냉 비등 실험인 DEBORA 실험을 바탕으로 개발된 Yun 모델이 있다. 본 연구에서는 상용 CFD 코드인 STAR CCM+ ver. 10.02를 이용하여 물-공기 이상유동에 대한 수치해석을 통해 Sγ 모델과 Yun 모델의 성능을 확인하고 평가하였다. 이를 위해 두 모델은 수직관에서의 물-공기 실험인 DEDALE 실험과 Hibiki 등의 실험에 대하여 평가되었다. 해석 결과 Sγ 모델은 이상유동 인자들을 합리적으로 예측하였으며, Yun 모델은 저압조건의 물-공기 유동에는 적합하지 않음을 확인하였다. Bubble size is a key parameter for an accurate prediction of bubble behaviours in the multi-dimensional two-phase flow. In the current STAR CCM+ CFD code, a mechanistic bubble size model Sγ is available for the prediction of bubble size in the flow channel. As another model, Yun model is developed based on DEBORA that is subcooled boiling data in high pressure. In this study, numerical simulation for the gas-liquid two-phase flow was conducted to validate and confirm the performance of Sγ model and Yun model, using the commercial CFD code STAR CCM+ ver. 10.02. For this, local bubble models was evaluated against the air-water data from DEDALE experiments (1995) and Hibiki et al. (2001) in the vertical pipe. All numerical results of Sγ model predicted reasonably the two-phase flow parameters and Yun model is needed to be improved for the prediction of air-water flow under low pressure condition.

        • KCI등재후보

          MARS 코드의 수평관내부 응축열전달 모델 평가 및 개선

          이현진(Hyun Jin Lee),안태환(Tae Hwan Ahn),윤병조(Byong Jo Yun),정재준(Jae Jun Jeong) 한국에너지학회 2016 에너지공학 Vol.25 No.1

          최근 원자력 발전소의 안전성을 획기적으로 향상시키기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있으며 특히 피동냉각계통의 연구개발이 아주 중요하게 부각되고 있다. 피동냉각계통의 열전달 방식으로는 응축열전달 양식이 주로 채택되고 있다. 이와 같은 맥락에서 부산대학교 Ahn & Yun (Ahn 등, 2014)은 새로운 수평관내부 응축 모델을 제시한바 있다. 본 연구에서는 먼저 Ahn & Yun 이 제시한 수평관 응축 모델을 MARS 코드에 삽입하고 PASCAL 실험데이터를 이용하여 평가하였다. 이 평가결과를 통해 Ahn & Yun 모델의 코드적용에 있어 문제점을 규명하고 새로운 적용방법론을 적용하여 다양한 실험데이터로 다시 평가함으로써 MARS 코드의 향상된 응축 열전달 해석능력을 확인하였다. Extensive researches have been carried out for enhancing the safety of nuclear power plants and, especially, the development of passive cooling systems, such as passive containment cooling system (PCCS) and passive residual heat removal system, is increasingly important, where condensation is a crucial heat transfer mechanism. Recently, Ahn & Yun et al. developed a horizontal in-tube condensation heat transfer model as one of the activities for the PCCS development. In this work, we implemented the Ahn & Yun ’s condensation heat transfer model into the MARS code and assessed it using the PASCAL experimental data. Based on the results of the assessment, we identified the limitations of the Ahn & Yun’s model and suggested a modified Ahn & Yun ’s model, and assessed the model using various experimental data.

        • KCI등재

          좁은 사각 유로 내 하향류 유동 조건에서 임계열유속 실험 연구

          김휘융(Hui Yung Kim),윤병조(Byong Jo Yun),박진영(Jin Yeong Bak),박종학(Jong Hark Park),채희택(Heetaek Chae),박철(Cheol Park) 한국에너지학회 2016 에너지공학 Vol.25 No.1

          요르단 수출용 연구용 원자로(JRTR, Jordan Research and Training Reactor)에 사용되는 판형핵연료(Plate-type-fuel)의 부수로를 모의하는 좁은 사각 유로에서 하향류 유동 조건의 임계열유속(CHF, Critical Heat Flux) 실험 연구가 수행되었다. 실험은 연구용 원자로 인허가 요건을 만족하는 유동 조건에서 수행되었으며 크기가 다른 두 가지 시험부를 이용하였다. 두 시험부는 각각 피션몰리(Fission moly) 우라늄 타겟의 부수로와 판형핵연료의 부수로를 모의하며 모두 원형과 같은 크기로 제작되었다. 각 시험부에 대해 임계열유속 실험이 수행되었으며 이를 통해 임계열유속에 영향을 주는 변수를 분석하였다. 그리고 실험결과를 기존의 임계열유속 모델과 비교하였으며 모델의 예측 정확도를 제시하였다. 이를 통해 좁은 사각 유로 내 하향류 유동 조건에서의 임계열유속 예측에 대한 기존 모델의 적용성을 분석하였다. Experimental investigation was carried out on the CHF(Critical Heat Flux) under downward flow condition in narrow rectangular channels simulating subchannel of plate-type-fuel for JRTR(Jordan Research and Training Reactor). The experiments covers the license requirement of the research reactor. Two test sections used in this study simulate full scale subchannels for fission moly uranium target and plate-type-fuel, respectively. From the experimental results, the parameters affecting on the CHF are investigated. By using experimental data, the existing CHF prediction models were evaluated. Finally, the applicability of correlations were analysed to predict CHF in the narrow rectangular channel under the downward flow condition.

        • 평균 양방향 튜브의 설계 최적화를 위한 FLUENT 코드해석

          강경호(Kyong-Ho Kang),윤병조(Byong-Jo Yun),어동진(Dong-Jin Euh),백원필(Won-Pil Baek) 한국유체기계학회 2004 유체기계 연구개발 발표회 논문집 Vol.- No.-

          Average Bi-directional flow tube was suggested to measure single and two phase flow rate. Its working principle is similar with Pitot tube, however, it makes it possible to eliminate the cooling system which is normally needed to prevent from flashing in the pressure impulse line of Pitot tube when it is used in the depressurization condition. 3-dimensional steady state flow analyses using FLUENT 5.4 code were performed to validate the application of the average bi-directional flow tube in case of water and air flow. In this study, sensitivity studies have been performed to optimize the design features of the average bi-directional flow tube which can be applied for the various experimental conditions. For Re numbers above 1000, the k values are nearly constant regardless of the Re numbers and flow types and calculation results and experimental data coincides quite well. The current FLUENT calculation results suggest that linearity of the k values in various design features of the average BDFT is highly promising, which means that it is quite reasonable to select the typical design of the average BDFT for the convenience of the experimental conditions.

        • KCI등재

          물-공기 수평 성층류 유동조건에서 액적이탈 현상에 대한 실험연구

          배병건(Byeong Geon Bae),윤병조(Byong Jo Yun),김경두(Kyoung Doo Kim),배병언(Byoung Uhn Bae) 한국에너지학회 2015 에너지공학 Vol.24 No.1

          수평 성층류 2상 유동에서 기체의 속도가 액체의 속도보다 상대적으로 큰 고유속 유동조건에서는 불규칙한 파형들이 생성되고 이때 상 경계면에서는 액적이탈이 발생한다. 한국원자력연구원(KAERI)에서는 이러한 상 경계면에서의 액적이탈 현상을 기구학적으로 예측하기 위하여 전단력, 표면장력, 그리고 중력 항으로 구성되는 새로운 액적이탈 모델을 제시하였다. 그러나 이 액적이탈 모델 내부에는 아직 결정되지 않은 모델 계수가 존재한다. 모델계수를 결정하기 위해서는 두 상 사이의 계면파 특성과 관련되는 물리변수들에 대한 실험데이터의 확보가 필요하다. 주요 물리변수들에는 파의 기울기, 파의 빗변길이, 파의 속도, 파의 주파수, 그리고 파장이 있다. 본 연구에서는 계면파 특성과 관련된 주요 물리변수들을 측정하기 위하여 폭 40 mm, 높이 50 mm, 길이 4.2 m의 수평사각유로에서 가시화실험을 수행하였다. 실험은 1기압의 물-공기 성층류 유동에서 액적이탈이 발생되는 조건에서 수행되었다. 본 실험에서 계면 형상을 2차원적으로 가시화하고 계면파에서 국소적인 물속도 분포를 측정하기 위하여 유로측면에서 PIV기법을 적용하였다. 추가적으로, 가시화실험을 통해 획득한 계면 이미지로부터 측정된 계면 높이를 검증하기 위하여 평행 와이어 전도도 센서를 개발하였다. 가시화방법과 센서를 통해 측정된 수위를 비교한 결과, 두 가지 방법론에 의해 측정된 수위결과가 잘 일치함을 확인하였다. 최종적으로 개발된 측정기법을 적용하여 액적이탈 조건에서 계면파 특성과 관련된 주요 물리변수들을 측정하였다. In the high convective gas flow condition, irregular shaped water waves from which droplet entrainment occurs are generated under horizontally stratified two-phase flow condition. KAERI proposed a new mechanistic droplet entrainment model based on the momentum balance equation consisting of the shear stress, surface tension, and gravity forces. However, this model requires correlation or experimental data of several physical parameters related to the wave characteristics. In the present study, we tried to measure the physical parameters such as wave slope, wave hypotenuse length, wave velocity, wave frequency, and wavelength experimentally. For this, an experiment was conducted in the horizontal rectangular channel of which width, height, and length are, respectively, 40 mm, 50 mm, and 4.2 m. In the present test, the working fluids are chosen as air and water. The PIV technique was applied not only to obtain images for phase interface waves but also to measure the velocity field of the water flow. Additionally, we developed the parallel wire conductance probe for the confirmation of wave height from PIV image. Finally, we measured the physical parameters to be used in the validation of new droplet entrainment model.

        • 유동양식 기반의 수평 응축관 열전달 모델

          안태환(Tae-Hwan Ahn),윤병조(Byong-Jo Yun) 대한기계학회 2013 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2013 No.12

          This study focused on condensation heat transfer for the separated flow in nearly horizontal pipes in which two different heat transfer mechanisms are involved. In the top of the tube inside, a new film condensation heat transfer correlation based on Nusselt analysis was proposed by means of regression analysis with experimental data to add vapor Reynolds number. In the bottom of the tube, Dittus and Boelter(1930) correlation was applied as a convective heat transfer correlation for the condensate. Reynolds numbers in both heat transfer correlations were based on actual mean velocities. The void fraction was calculated from the one-dimensional separated flow model to determine overall heat transfer coefficient as the weighted average. The closure relations for the shear stress terms in the SFM adopted single-phase based expressions and a geometric relation for the interfacial shape in the separated flows was modeled by eccentric circles to define a concave interface. Comparison with available experimental data shows a good agreement.

        • KCI등재후보

          중대사고 해석코드 MELCOR 1.8.6의 비응축성기체 존재 시 응축열전달 모델 평가

          유지민(Ji Min Yoo),이동훈(Dong Hun Lee),윤병조(Byong Jo Yun),정재준(Jae Jun Jeong) 한국에너지학회 2016 에너지공학 Vol.25 No.2

          원전의 설계기준사고 및 중대사고 해석에서 응축열전달 모델은 매우 중요하며, 특히 피동냉각계통의 개발이 활발히 진행됨에 따라 그 중요성이 더욱 부각되었다. 그런데, 원자로건물 내부에서와 같이 비응축성기체가 존재하는 경우 응축열전달은 현저히 감소하므로 원전 안전해석에서 이를 고려한 응축열전달 모델이 주목받고 있다. 본 연구에서는 냉각재상실사고 등이 발생하는 경우 원자로건물 내부의 상황과 유사한 열수력 조건에서 수행된 응축열전달 실험자료를 이용하여 중대사고 해석코드 MELCOR 1.8.6의 응축열전달 모델을 평가하였다. 실험조건을 응축면의 형상에 따라 네 가지(수직평판, 수직관 외벽, 수직관 내벽, 수평관 내벽)로 분류하였고, 각 분류별 실험들을 MELCOR 코드로 해석하였다. 해석결과, 수직관 내벽을 제외한 나머지 조건에서 MELCOR 코드가 응축열전달을 전체적으로 저 예측하여 개선이 필요한 것으로 나타났다. A condensation heat transfer model is very important for the safety analysis of nuclear power plants. Especially, condensation under the presence of noncondensable gases (NCGs) is an important issue in nuclear safety because the presence of even a small quantity of NCGs in the vapor largely reduces the condensation rate. In this study, the condensation heat transfer model of the severe accident analysis code MELCOR 1.8.6 has been assessed using a set of condensation experiments performed under the thermal-hydraulic conditions similar to those inside a containment during design-basis accidents or severe accidents. Experiment conditions are categorized into 4 types according to the shape of the condensation surface: vertical flat plates, outer surface of vertical pipes, inner surface of vertical pipes, the inner surface of horizontal pipes. The results of the calculations show that the MELCOR code generally under-predicts the condensation heat transfer except the condensation on inner surface of vertical pipes.

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