TRAC-PF1 is modified to include the 3-field governing equations and physical model related to the droplet field. In deriving the present 3-field model, the droplet equation of motion used in the study of Varone and Rohsenow is used to calculate the relative velocity of the droplet and gas. The governing equations and physical models related to the droplet field are based on the 3-field model of COBRA-TF and the finite difference equations of these modified governing equations are derived in the form of TRAC-PF1. New solution matrix elements are derived and these are adopted to the solution step of TRAC-PF1.
The simulation results by the modified code are compared with these from Ishii's equilibrium entrainment correlation. It is found out that the simulation results depend on inlet void fraction and pipe diameter. When inlet void fraction is 0.9 or higher and the pipe diameter is larger than 3cm, the simulation results approach Ishii's correlation.
환상류의 경우 액적은 유동형태의 변화와 더불어 열전달에 있어서도 매우 중요한 역할을 한다. 현재 TRAC에서 사용되고 있는 2-field, 2-fluid방정식은 액적의 유동형태를 지배 방정식에서 다루고 있지 않기 때문에 환상류를 모사함에 있어 실험식에 많이 의존한다. 이에 3-field, 2-fluid방정식을 통해 근본적으로 개선하기 위한 연구가 수행되었다.
COBRA-TF의 3-field 모델과 Varone-Rohsenow의 연구를 기반으로 새로운 3-field 모델을 개발했고 이를 TRAC-PF1에 대입하였다.
새로운 중요 변수로 액적장의 체적분율이 사용되어 액적에 대한 직접적인 정보를 제공하도록 했다. 액적을 고려한 연속방정식등 지배 방정식이 유도되었고, 유한 차분법에 의해 차분화된 식이 제시되었다. 기존 TRAC-PF1의 해를 구하는 부분에 대한 분석이 수반되었고 3-field 방정식을 고려한 행렬의 항들이 각각 유도되었으며, 결과에 대한 분석이 수반되었다.
TRAC-PF1의 수력학 체계를 3-field 방정식에 의해 개선한 이 연구는, 위와 같은 방법을 통해 액적의 정보를 얻어낼 수 있었다. 결과적으로 경향성은 뚜렷이 나타났고 초기조건으로 0.9 이상의 높은 기공률을 주었을 때 그리고 관 직경이 클 때에 대해서 Ishii의 실험식에 접근하는 결과를 보인다.
