초록 ▼

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
(1) 2007년도
∙ 계면면적 수송이론의 기본틀 및 생성항 모델 요건 설정
∙ 액적거동 모델 요건 설정 및 실험 착수
∙ 다차원 유동장 상세거동 평가 분석 요건 설정
∙ 열전달 실험 DB 개선요건 분석 및 열전달 증진실험 착수
(2) 2008년도
∙ IAT 구성관계식의 기본모델 개발 실험
∙ 액적거동 실험 및 모델 개발
∙ 다차원 유동장 국소 거동 상세측정 실험
∙ 열전달 DB 구축 및 열전달 증진실험 수행
(3) 2009년도
∙ IAT

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
(1) 2007년도
∙ 계면면적 수송이론의 기본틀 및 생성항 모델 요건 설정
∙ 액적거동 모델 요건 설정 및 실험 착수
∙ 다차원 유동장 상세거동 평가 분석 요건 설정
∙ 열전달 실험 DB 개선요건 분석 및 열전달 증진실험 착수
(2) 2008년도
∙ IAT 구성관계식의 기본모델 개발 실험
∙ 액적거동 실험 및 모델 개발
∙ 다차원 유동장 국소 거동 상세측정 실험
∙ 열전달 DB 구축 및 열전달 증진실험 수행
(3) 2009년도
∙ IAT 기본모델의 적용성 평가 및 개선
∙ 액적거동 모델의 평가 및 개선
∙ 다차원 유동장 국소거동 측정결과의 해석
∙ 열전달 예측모델 평가 및 열전달 증진효과의 분석
∙ 모델 개발의 안전해석 적용성 평가 및 열수력 실험DB 구축
(4) 2010년도
∙ 분산유동 생성항 모델의 개선: 1-그룹 모델의 개선 및 평가 실험
∙ 분산유동 적용성 확장: 생성항 2-그룹 모델의 개발 (poly-dispersion 효과 고려)
∙ 수평관 성층유동 국소 거동 상세평가 실험: 실험 착수
∙ 수조 내부 비등기인 열성층화 국소 거동 특성 상세평가: 단순형상
∙ 비대칭 유동특성 관찰기법
(5) 2011년도
∙ 분산유동 대상의 생성항 모델 개량 실험
∙ 수평관 성층유동 국소 거동 상세평가 실험
∙ 수조 내부 비등기인 열성층화 국소 거동 특성 상세평가 실험: 봉다발 형상
∙ 다차원 국소 2상유동 가시화 특수기법 개발 및 적용

Abstract ▼

Ⅲ. Scope and Contents of the Project
(1) Year 2007
∙ Establishment of basic equation for IAT model
∙ Setup of test requirement for droplet models
∙ Setup of test requirement for multi-dimensional flow behavior.
∙ Analysis of existing experimental DB and start on the experiment of heat

Ⅲ. Scope and Contents of the Project
(1) Year 2007
∙ Establishment of basic equation for IAT model
∙ Setup of test requirement for droplet models
∙ Setup of test requirement for multi-dimensional flow behavior.
∙ Analysis of existing experimental DB and start on the experiment of heat transfer enhancement.
(2) Year 2008
∙ Experiments to develop the model of IAT basic equations
∙ Experiment to investigate Droplet behavior and development of a droplet model.
∙ Fine Measurement tests of multi-dimensional local flow field.
∙ Construction of CHF/PDO experimental DB and experiment for heat transfer enhancement.
(3) Year 2009
∙ Validation and improvement of IAT basic model.
∙ Validation and improvement of droplet behavior model
∙ Analysis of the results of multi-dimensional flow tests.
∙ Evaluation of prediction model of heat transfer and the analysis of heat transfer enhancement tests.
∙ Evaluation of constructed CHF/PDO experimental DB
(4) Year 2010
∙ Improvement of IAT source term: 1-group model and experiment for validation
∙ Extension of the applicability of IAT model in consideration of polydispersion effect
∙ Experiment for local separated stratified flow characteristic: Setup of Test Facility and preliminary test in consideration of slugging limit
∙ Test for thermal stratified flow characteristics due to boiling inside pool:Simplified shape
∙ Measurement technique for asymmetric flow characteristics
(5) Year 2011
∙ Improvement of IAT source term: 2-group model and experiment for validation
∙ Experiment for local separated stratified flow characteristics
∙ Test for thermal stratified flow characteristics due to boiling inside pool
∙ Development of special visualization measurement technique

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 5
• SUMMARY ... 8
• CONTENTS ... 12
• 목차 ... 18
• 표목차 ... 26
• 그림목차 ... 28
• 제1장 서론 ... 38
• 제1절 연구 배경 및 필요성 ... 38
• 제2절 연구개발의 목적 및 내용 ... 41
• 제3절 국내외 기술개발 현황 ... 43
• 제4절 연구 수행방법 ... 45
• 제5절 보고서의 구성 ... 49
• 제2장 2상유동 계면면적 수송모델 개발 실험 ... 50
• 제1절 개요 ... 50
• 1. 연구개발 배경 및 필요성 ... 50
• 2. 연구현황 ... 51
• 3. 추진전략 및 방법 ... 53
• 가. 단열 공기-물 실험 (VAWL실험) ... 53
• 나. 수직 봉다발 실험 (MATiS-V) ... 53
• 다. 단일가열봉 미포화비등 실험 (SUBO) ... 54
• 라. 사각유로 미포화비등실험 (DOBO) ... 54
• 마. 비등핵생성 모델개발 실험 (HiBO) ... 54
• 바. 모델링 및 적용성 평가 ... 55
• 4. 실험대상 및 범위 ... 55
• 제2절 단열유동실험 (I): 2상유동 계면면적 거동 분석 실험 ... 57
• 1. 연구개발 배경 및 범위 ... 57
• 2. 실험장치 (VAWL: Vertical Air-Water Loop) ... 58
• 3. 계측 및 데이터 취득 계통 ... 59
• 가. 주 시험부 계측기 ... 59
• 나. 배관부 계측기 ... 63
• 다. 데이터 취득계통 ... 64
• 4. 실험 ... 65
• 5. 결과 분석 ... 66
• 6. 결론 ... 69
• 제3절 단열유동 실험(2): 수직 봉다발 실험 ... 94
• 1. 연구개발 배경 및 범위 ... 94
• 2. 실험장치 ... 95
• 가. 냉각수 순환장치 ... 95
• 나. 실험대 (Test Rig) ... 95
• 다. 기포발생장치 ... 96
• 라. Loop 운전조건 제어 및 감시 System ... 97
• 3. PIV 기법 적용 기포거동 상세측정실험 ... 97
• 가. PIV System ... 97
• 나. PIV측정 실험장치 Setup ... 98
• 다. Test Matrix ... 98
• 4. Optical Sensor Probe를 이용한 기포유동 상세측정 실험 ... 99
• 가. Optical Sensor Probe ... 99
• 나. Pitot Tube ... 99
• 다. Sensor Probe 적용 실험장치 Setup ... 100
• 라. Test Matrix ... 100
• 5. 부수로 기포유동 상세측정 실험결과 ... 100
• 가. PIV기법 적용 기포유동 측정실험 ... 100
• 나. Optical Sensor Probe 적용 기포유동 측정실험 ... 103
• 6. 결론 ... 106
• 가. PIV기법 적용 기포유동 측정실험 ... 106
• 나. Optical Sensor Probe 적용 기포유동 측정실험 ... 107
• 제4절 미포화 비등 실험(1) : 수직 환상관 ... 123
• 1. 연구개발 배경 ... 123
• 2. SUBO 실험장치 ... 123
• 가. Test section 및 실험 루프 ... 123
• 나. 국소 기포인자 계측 ... 124
• 다. 국소 액상속도 및 액상온도 계측 ... 124
• 3. 실험조건 ... 125
• 4. 실험 결과 ... 126
• 가. 미포화비등 유동 가시화 ... 126
• 나. 국소 기포인자 ... 126
• 다. 액상속도 및 액상온도 ... 128
• 5. 향후 연구방향 ... 129
• 제5절 미포화비등실험 (2): 수직 사각유로 ... 144
• 1. 연구개발 배경 및 범위 ... 144
• 2. 실험장치 ... 144
• 3. 실험결과 ... 145
• 4. 결론 ... 146
• 제6절 비등 핵생성 모델 개발 실험 ... 153
• 1. 연구개발 배경 ... 153
• 2. 실험장치 및 실험조건 ... 155
• 가. 실험 장치 ... 155
• 나. 실험 조건 ... 157
• 3. 실험 결과 ... 159
• 가. 기본 특성 ... 159
• 나. 민감도 분석 ... 161
• 4. 기존 모델 평가 ... 162
• 5. 결론 ... 165
• 제7절 계면면적수송 생성항 모델의 개발 및 적용성 평가 ... 190
• 1. 연구 배경 ... 190
• 2. 기포 이탈직경 모델/상관식의 개선 및 기포 직경-생성빈도 통합 상관식 ... 190
• 가. 기포 이탈직경 모델/상관식의 개선 ... 191
• 나. 기포 이탈직경 및 생성빈도 통합 상관식 ... 192
• 3. Lift-off 직경 모델 ... 195
• 4. Two-Velocity 계면면적 수송 모델 ... 198
• 가. 2군 계면면적 수송모델 개발 ... 198
• 나. 2군 계면면적 수송모델을 통한 EAGLE 코드 확장 ... 200
• 5. Coalescence Efficiency 모델 ... 206
• 6. 계면면적수송 모델 적용성 평가 ... 209
• 가. 수직 환상관 미포화 비등실험 활용평가 ... 209
• 나. 난류특성 및 Non-Drag Force 모델 평가 ... 214
• 다. 2군 계면면적 수송방정식 적용 평가 ... 222
• 제8절 결론 ... 225
• 참고문헌 ... 227
• 제3장 액적 거동 모델 개발 실험 ... 234
• 제1절 개요 ... 234
• 1. 연구개발 배경 및 필요성 ... 234
• 2. 모델 개발 및 실험의 대상 및 범위 ... 235
• 3. 관련 연구현황 분석 ... 237
• 4. 추진 전략 및 방법 ... 239
• 제2절 기존 모델의 분석 ... 245
• 제3절 실험 요소기술의 개발 ... 250
• 1. 액적 생성 및 크기 제어기법 개발 ... 250
• 가. 정지 유체 내의 액적 생성 노즐 실험 ... 250
• 나. 가진기를 이용한 액적 생성 노즐 ... 251
• 다. 액적 생성 장치 적용성 평가-1 : 물-공기 실험 ... 253
• 2. 액적 크기 계측기법 개발 ... 254
• 가. Image Filtering ... 255
• 나. Image Binarization ... 255
• 다. 액적 측정 방법론 평가 실험 ... 256
• 3. 액적 속도 계측기법 개발 ... 256
• 가. 액적 속도 측정 방법론 ... 256
• 나. 액적 속도 측정 방법 평가 시험 ... 257
• 4. 액적 속도 계측기법 개발 증기 과열도 계측기법 개발 ... 258
• 제4절 액적 직경 측정 수력 실험 ... 278
• 1. 연구개발 배경 및 목적 ... 278
• 가. 실험 배경 ... 278
• 나. 연구개발 내용 및 범위 ... 278
• 2. 실험장치 개요 및 구성 ... 279
• 가. 액적 크기 및 분포도 측정 방법 ... 279
• 나. 실험장치의 설계 및 제작 ... 279
• 3. 실험 결과 및 분석 ... 281
• 가. 지지격자에 의한 액적크기 변화 ... 281
• 나. 실험 오차 분석 ... 281
• 4. 지지격자에 의한 액적크기 모델 ... 282
• 5. 향후 연구 방향 및 제언 ... 282
• 제5절 2×2 봉다발 실험 ... 294
• 1. 2×2 봉다발 실험장치 개요 ... 294
• 2. 2×2 봉다발 실험장치 결과 ... 295
• 가. 액적 생성 방법 적용 결과 ... 295
• 나. 액적 직경 측정 방법 적용 결과 ... 296
• 다. 액적 속도 측정 방법 적용 결과 ... 297
• 제6절 6×6 봉다발 실험 ... 306
• 1. 6×6 봉다발 실험장치 개요 ... 306
• 2. 6×6 실험 방법 및 실험 Matrix ... 307
• 3. 6×6 실험 결과 ... 308
• 제7절 액적파열 모델 평가 ... 328
• 제8절 결론 및 향후 연구방향 ... 338
• 참고문헌 ... 340
• 제4장 수조 다차원 응축열혼합 거동 실험 및 해석 ... 343
• 제1절 개요 ... 343
• 제2절 수조 내부 열혼합 실험(1): GIRLS 실험 ... 345
• 1. 연구개발 배경 및 목적 ... 345
• 2. 실험장치 및 실험조건 소개 ... 346
• 가. 증기발생기, 증기제트 방출노즐 및 과냉각수조 ... 346
• 나. 계측기, 자료취득장치 및 3차원 이송장치 ... 346
• 다. 실험조건과 실험방법 ... 348
• 3. 실험결과 및 분석 ... 348
• 가. 증기제트의 형상 및 팽창비 ... 348
• 나. 증기제트 직접접촉 응축현상의 열전달 계수 ... 349
• 다. 증기제트 유발 응축수 난류제트 특성 ... 350
• 4. 결론 및 향후 연구방향 ... 350
• 제3절 수조 내부 열혼합 실험(2): JICO 실험 ... 364
• 1. 연구개발 배경 및 범위 ... 364
• 2. 실험방법 및 실험장치 소개 ... 364
• 가. PIV 속도장 측정기법 소개 ... 364
• 나. JICO 실험장치 소개 ... 366
• 3. 실험결과 및 분석 ... 367
• 4. 결론 및 향후 연구방향 ... 369
• 제4절 수조 내부 열혼합 현상의 CFD 해석 ... 377
• 1. 연구개발 배경 및 목적 ... 377
• 2. 응축수 난류제트의 속도와 온도분포 예측 상관식 개발 ... 377
• 3. CFD 해석의 격자모델, 경계조건 및 민감도 계산조건 ... 379
• 4. CFD 해석전략 및 수치모델 ... 380
• 5. CFD 해석결과 분석 ... 381
• 6. 결론 및 향후 연구방향 ... 383
• 제5절 결론 및 향후 연구방향 ... 392
• 참고문헌 ... 394
• 제5장 열전달 특이현상 규명 및 증진기술 개발 ... 397
• 제1절 개요 ... 397
• 제2절 임계열유속 DB 구축 및 개선 ... 400
• 제3절 PDO 열전달 DB 구축 및 개선 ... 411
• 제4절 초임계압 인근 특이열전달 특성 규명 실험 ... 424
• 1. 연구 개요 ... 424
• 2. 실험 개요 ... 425
• 가. 실험 장치 ... 425
• 나. 실험 절차 및 조건 ... 426
• 다. 데이터 처리 방법 ... 428
• 3. 실험 결과 ... 429
• 가. 정상상태 열전달 실험 ... 429
• 나. 압력천이 열전달 실험 ... 430
• 다. 임계압 근처 임계열유속(CHF) 실험 ... 432
• 제5절 표면개질에 의한 열전달 증진특성의 규명(1) ... 452
• 1. 연구의 배경 및 목적 ... 452
• 가. 연구의 배경 및 필요성 ... 452
• 나. 국내외 최근 연구 동향 ... 454
• 다. 연구 분야의 현재 위치 및 연구 방향 ... 457
• 라. 연구 범위 및 목표 ... 458
• 2. 연구 개발 수행 내용 및 결과 ... 458
• 가. 연구인자 설정 ... 458
• 나. 표면 개질 기법 개발 ... 460
• 다. 성능 검증을 위한 인자 설정 ... 463
• 라. 성능 검증을 위한 실험장치 개발 ... 464
• 3. 연구 내용 및 결과 ... 466
• 가. 비등 가시화를 통한 내용 및 결과 ... 466
• 나. 비등 성능 검증 실험 내용 및 결과 ... 468
• 제6절 표면개질에 의한 열전달 증진특성의 규명 ... 480
• 1. 개요 ... 480
• 2. 백금선의 나노유체 수조 비등 임계열유속 및 급냉시 열전달 ... 480
• 가. 실험장치 및 실험조건 ... 480
• 나. 수조 비등 임계열유속 ... 482
• 다. 백금선 급냉(Quenching)시 열전달 현상 ... 483
• 3. 나노유체 원형관 재관수(Reflood) 열전달 ... 486
• 가. 실험장치 및 실험방법 ... 486
• 나. 실험결과 ... 487
• 4. 결론 ... 488
• 제7절 결론 및 향후 연구방향 ... 499
• 참고문헌 ... 502
• 제6장 수평관 성층유동 국소거동 상세평가 실험 ... 511
• 제1절 개요 ... 511
• 1. 연구개발 배경 및 필요성 ... 511
• 2. 연구내용 및 범위 ... 511
• 제2절 특수 계측기술의 개발 및 적용 ... 512
• 1. 초음파 액막 두께 측정 ... 512
• 가. 초음파 액막 두께 측정 원리 ... 512
• 나. 초음파 액막 두께 측정 계통의 구성 ... 513
• 다. 초음파 액막 두께 측정 기법의 적용 ... 513
• 2. LIF 온도장 측정 ... 514
• 가. LIF 온도장 측정 원리 ... 514
• 나. LIF 온도장 측정 계통의 구성 ... 515
• 다. LIF 온도장 측정 기법의 적용 ... 515
• 3. PIV 속도장 측정 ... 516
• 제3절 슬러깅 한계 모델 개발 실험: 수평관 물-공기 실험 ... 524
• 1. 연구개발 배경 및 범위 ... 524
• 2. 실험장치 ... 524
• 3. 실험 ... 525
• 4. 결론 ... 525
• 제4절 수평관 국소 응축현상 모델 개발 실험 ... 531
• 1. 연구개발 배경 및 범위 ... 531
• 2. 실험장치 ... 531
• 3. 실험 ... 532
• 4. 결론 ... 533
• 참고문헌 ... 541
• 제7장 수조 내부 비등기인 열성층화 국소거동 상세평가 ... 544
• 제1절 연구개발 배경 및 범위 ... 544
• 제2절 실험방법 및 실험장치 소개 ... 545
• 1. PIV 속도장 측정기법 소개 ... 545
• 2. LIF 온도장 측정기법 소개 ... 547
• 제3절 수조내부 비등기인 유동측정 실험장치 소개 ... 555
• 1. PIV 시스템 구성 ... 555
• 2. LIF 시스템 구성 ... 556
• 제4절 실험결과 및 분석 ... 563
• 1. PIV 실험 결과 및 분석 ... 563
• 2. LIF 실험 결과 및 분석 ... 564
• 제5절 결론 및 향후 연구방향 ... 571
• 참고문헌 ... 573
• 제8장 특수 계측기술 개발 ... 574
• 제1절 개요 ... 574
• 1. 연구개발 배경 및 필요성 ... 574
• 2. 연구대상의 선정 ... 574
• 3. 추진 전략 및 방법 ... 575
• 제2절 Optical Void Probe 기법 ... 576
• 1. 개발 필요성 ... 576
• 2. 측정원리 및 측정계통의 구성 ... 576
• 3. 성능확인 시험결과 ... 578
• 제3절 다차원 2상유동 거동의 PIV기법 적용 ... 587
• 1. Two-frame PIV기법 ... 588
• 제4절 복잡유로 내부유동 관찰기법: Optical Rod ... 595
• 1. 개발 필요성 ... 595
• 2. 측정원리 및 측정계통 구성 ... 596
• 3. 성능확인 시험결과 ... 596
• 4. 적용 예 ... 597
• 가. 봉다발 부수로 단상유동 ... 597
• 나. 봉다발 부수로 기포유동 ... 597
• 제5절 초음파 시스템 구축에 의한 2상 유동 변수 측정기법 ... 606
• 1. 연구개요 ... 606
• 2. 연구 배경 및 목적 ... 606
• 3. 기포 사이징을 위한 초음파 기본 원리 ... 608
• 가. 펄스 에코 초음파 기법의 기본 원리 적용 ... 608
• 나. 수중 초음파 시험의 음향 전송 이론 ... 608
• 다. 탐촉자 선별 및 측정 모드 ... 610
• 라. 성능 및 정확도 인자 ... 610
• 4. UBIM(ultrasonic bubble image measurement) 시스템 설계 ... 611
• 가. 스위칭(Switching) 이론 ... 612
• 나. 적용 소프트웨어 ... 612
• 다. UBIM 시스템 설계 요건 ... 613
• 라. UBIM 시스템의 S/W와 H/W 구성 ... 614
• 5. 초음파를 이용한 기포 크기 측정 ... 614
• 가. 기포 크기 신호의 정량적 분석을 위한 절차 ... 614
• 나. 기준 구를 이용한 거리 진폭 DAC 곡선 ... 614
• 다. 기포 크기의 양자화 ... 615
• 라. 반사 패턴에 따른 반사 계수 ... 615
• 마. 기포 크기의 수평과 수직 정보 ... 616
• 바. 탐촉자 빔 폭과 기포 크기의 비교에 따른 수평축 정보 ... 616
• 6. 요약 ... 617
• 제6절 결론 및 향후 연구방향 ... 632
• 참고문헌 ... 633
• 제9장 종합 결론 및 향후 계획 ... 635
• 제1절 주요 연구개발 결과의 요약 ... 635
• 1. 2상유동 계면면적 수송모델 개발 실험 ... 635
• 2. 액적거동 모델 개발 실험 ... 636
• 3. 수조 다차원 응축열혼합 거동 실험 및 전산수치해석 ... 637
• 4. 열전달 특이현상 규명 및 증진기술 개발 ... 638
• 5. 수평관 성층유동 국소거동 상세평가 실험 ... 638
• 6. 수조 내부 비등기인 열성층화 국소거동 상세평가 ... 638
• 7. 특수 계측기술 개발 ... 639
• 제2절 연구개발 목표 달성도 및 대외 기여도 ... 639
• 제3절 연구개발 결과의 활용 및 향후 연구계획 ... 640
• 서지정보양식 ... 642
• BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET ... 643