To investigate the flooding phenomenon in nearly horizontal pipes the experimental studies are performed in the facility with the length of 2160mm, with three different inner diameters of 40mm, 60mm, and 70mm, and with the various inclination angles. Air and water approximately at room temperature and at atmospheric pressure are used as test fluids. The local void factions are measured by the three conductance probes located at the inlet, middle, and exit of water flow, respectively.
Two mechanisms governing the transition to flooding are proposed. The effects of pipe end geometry, pipe diameter, and inclination angle are investigated and the comparisons with the slug formation models are conducted.
It is found in this study that the transition to flooding is originated from two mechanisms i.e. "wave instability" and "high head flooding", and two regions (sub-critical and super-critical) coexist if the air flow increases up to a criticalvalue. It is observed that large roll waves are grown to the critical amplitude in the sub-critical region, does not show any dustive growth phenomenon. When the void fraction in the sub-critical region is used as the parameter for the flooding criterion, Ishii's slug formation model predicts the data without systematid errors. On the other hand, when the voide fraction in the super-critical region is selected as the parameter, Taitel's slug formation model best fitsthe data. Data obtained in the condition of high head flooding are not in good agreement with the results predicted by the slug formation models. Also, the transition criterion to the onset of flooding is very sensitive to the inclination angle, and the effect of pipe end geometry on the onset of flooding is negligible.
역류 유동 제한 현상이 원자로 노심의 비상 냉각 계통의 성능에 큰 영향을 주고 있음에도 불구하고 고온관에서의 역류 유동 현상은 아직까지 정확히 규명되고 있지 못하다. 그러므로, 본 연구에서는 수평관에서의 역류 유동 제한 현상을 규명하기 위한 실험적 연구가 수행되었다.
파이프의 입구와 출구가 미치는 영향을 연구하기 위해서 깔대기 모양의 부착물을 장착하였다. 파이프의 내경이 미치는 영향을 연구하기 위해서 40mm,60mm,및 70mm 아크릴관을 사용하였다. 그리고, 기울기의 정도가 끼치는 영향을 연구하기 위해서 다양한 각도로 기울기를 변화시켜 가면서 실험이 수행되었다. 계측장치로는 전도도 변환기, rotameter 및 고속 사진기를 사용하였고 이들은 각각 세 위치에서의 시간 평균 기공률, 공기와 액체의 유량 및 유동 현상을 측정하였다.
관찰에 의하면 수평관에서의 역류 유동 제한 현상은 두가지 mechanism에 의해 발생되는데 공기유량에 의해 wave가 성장하여 발생하는 현상과 wave의 성장 없이 액체 입구의 수위차에 의해 발생하는 현상으로 나눌 수 있다. 또한 공기 유량이 전이값에 접근함에 따라 관내에서 sub-critical 지역과 super-critical 지역이 ae옙첼 공존하는 현상이 관찰되었고 wave의 성장은 sub-critical 지역에서만 이루어지는 것이 관찰되었다. 공존하는 두 지역의 어느 기공률을 사용하느냐에 따라 서로 다른 상관 관계식을 얻을수 있는데 sub-critical 지역의 기공률을 사용하면 Ishii의 상관 관계식과 기깝고 반면에 super-critical 지역의 기공률을 사용하면 Taitel의 관계식에 근접하게 된다. 그러므로 기존의 상관관계식들의 지수값이 차이를 보이는 것은 두 지역의 정확한 구분없이 기공률을 측정한데서 기인하고 있음을 알 수 있다. 입구 및 출구의 형태는 역류 유동 제한 현상에 거의 영향을 주지 못함을 발견했으며 파이프의 내경에 의한 효과도 별로 없음이 관찰되었다.
