To predict waterhammer initiation due to water slug formation in the horizontal section of piping system and to calculate its impact pressure by using the results of waterhammer initiation model, waterhammer initiation model and impact pressure calculation model have been developed. In the impact pressure calculation model, the effects of water layer depth at which water slug formation and water temperature variation with time and space have been included to calculate a more realistic impact pressure.
Prediction of waterhammer initiation is compared with experimental data for the various 'L' shaped pipes. The results show that the present waterhammer initiation model well predicts the waterhammer initiation boundary for inverted vertical 'L' shaped pipe filled through the horizontal pipe. Impact pressure calculated by present model also gives good agreement with the range of impact pressure of steam bubble collapse experiment.
Impact pressure is calculated at the waterhammer initiation boundary by using the conditions obtained from waterhammer initiation model. From this result, it is seen that low inlet subcooling results in not only low frequency of waterhammer but also minor impact pressure if it does occur.
본 논문에서는 배관 계통의 수평관 부분에서 슬러그 형성에 의한 수격현상 발생을 예측하고 이 결과를 입력 자료로 사용하여 수격현상 발생시 증기기포의 붕괴에 따른 충격 압력을 계산하기 위하여, 수격현상 발생 예측 모델과 충격 압력 계산 모델을 개발하였다. 충격 압력 계산 모델에서, 보다 정확한 충격 압력 계산을 위해 슬러그가 발생한 곳의 물 깊이의 영향과 시간과 공간에 따른 물의 온도 변화의 영향을 고려하였다.
수격현상의 발생 예측 결과를 여러 가지 형태의 'L'자형 관들에 대한 실험 결과와 비교하였다. 비교 결과, 본 모델의 결과가 수평관을 통해 주입되는 역수직 'L'자형 관에서의 수격현상의 발생을 잘 예측한다는 것을 보여 주었다. 본 연구의 충격 압력 계산 모델의 계산 결과는 증기 기포 붕괴 실험의 충격 압력 범위와 잘 일치하였다.
수격현상 발생 모델에서 얻은 조건들을 이용해서 수격현상 발생 경계에서 충격 압력을 계산하였다. 그 결과로 부터, 주입되는 물의 과냉각 정도가 낮은 경우 수격현상의 발생 빈도가 낮을 뿐만 아니라 수격현상이 발생한다 할지라도 그 충격 압력이 크지 않다는 것을 알 수 있었다.