20.500.12556/RUL-187748 Karakterizacija toka v hlajeni slepi cevi z reduciranim simulacijskim modelom in predpisanim robnim pogojem na ustju slepe cevi Characterization of flow in a cooled dead leg pipe using a reduced simulation model and a specified boundary condition at the pipe opening Za toplotno neizolirane slepe cevi, ki so termohidravlično povezane z glavnim tokom vroče tekočine, je značilen izrazito kompleksen tokovni sistem. V območju priključka se lahko vzpostavi turbulentni vrtinčni tok, ki prodira v slepo cev, medtem ko se v hlajenem delu cevi vzpostavita temperaturna razslojenost in naravna konvekcija. Takšne konfiguracije najdemo na primer v primarnih sistemih nekaterih jedrskih elektrarn, med drugim tudi v Nuklearni elektrarni Krško (NEK), kjer je slepa cev del sistema za varnostno vbrizgavanje. Zaradi prehodne, tridimenzionalne in anizotropne narave toka je numerično napovedovanje termohidravličnih pojavov v slepih ceveh zelo zahtevno. Dosedanje analize kažejo, da so rezultati CFD-simulacij močno odvisni od nastavitev numeričnega modela, predvsem od izbire turbulentnega modela, robnih pogojev, ločljivosti računske mreže in uporabljenih numeričnih metod. V tej magistrski nalogi je bila z uporabo metod računske dinamike tekočin (CFD) izvedena numerična analiza dinamike toka in prenosa toplote v slepi cevi sistema za varnostno vbrizgavanje v NEK. Cilj analize je bil raziskati, ali je mogoče ključne značilnosti toka ustrezno napovedati tudi z geometrijsko reduciranim simulacijskim modelom, pri katerem tok v povratnem kanalu reaktorske posode ni eksplicitno simuliran, temveč je njegov vpliv predstavljen z robnim pogojem na ustju slepe cevi. S takšno poenostavitvijo se zmanjša velikost računske domene in posledično računska zahtevnost simulacij. Analiza je pokazala, da je med obravnavanimi načini predpisovanja robnih pogojev najprimernejši predpis tlačnega polja na ustju slepe cevi, saj omogoča časovno odvisen odziv toka na trenutno stanje v računski domeni. Z reduciranim simulacijskim modelom je bilo mogoče kvalitativno reproducirati glavne značilnosti obravnavanega tokovnega režima. Hkrati je bila ugotovljena izrazita občutljivost rezultatov na gostoto računske mreže, predvsem pri napovedi globine vdora turbulentnega vrtinca in temperaturnega odziva cevi. Rezultati kažejo, da geometrijsko reducirani model predstavlja obetaven pristop za računsko manj zahtevno analizo glavnih termohidravličnih značilnosti slepih cevi, pri čemer je treba upoštevati precejšnjo negotovost numeričnih rezultatov. Thermally uninsulated dead-leg pipes connected to the main flow of a hot fluid exhibit complex thermohydraulic behavior. At the T-junction, a turbulent swirl may develop and penetrate into the pipe, while thermal stratification and natural convection develop in the externally cooled section. Such configurations are found in certain nuclear power plants, including the Krško Nuclear Power Plant (NEK), where a dead-leg pipe forms part of the safety injection system. Their transient, three-dimensional, and anisotropic flow makes numerical prediction challenging, with CFD results strongly dependent on turbulence models, boundary conditions, mesh resolution, and numerical methods used. This master's thesis investigates flow and heat transfer in a dead-leg pipe of the NEK safety injection system using computational fluid dynamics (CFD). The objective was to investigate whether the main flow characteristics could be adequately predicted using a geometrically reduced model, in which the reactor vessel downcomer is not explicitly simulated and its influence is represented by an inlet boundary condition. This reduces the computational domain and, consequently, the computational cost of the simulation. Among the investigated boundary conditions, prescribing the inlet pressure field proved most suitable, as it allows the flow to respond dynamically to the instantaneous state of the computational domain. The reduced model reproduced the main characteristics of the investigated flow regime. However, the results were highly sensitive to mesh density, particularly regarding turbulent swirl penetration depth and the thermal response of the pipe. The findings indicate that the reduced model is a promising approach for less computationally demanding analyses of the main thermohydraulic characteristics of dead-leg pipes, although significant numerical uncertainty remains. slepa cev turbulenca naravna konvekcija prenos toplote računska dinamika tekočin dead leg turbulence natural convection heat transfer computational fluid dynamics true false false Slovenski jezik Angleški jezik Magistrsko delo/naloga 2026-09-13 08:15:42 2026-09-13 08:15:46 2026-09-14 04:29:01 0000-00-00 00:00:00 2026 0 0 0000-00-00 NiDoloceno NiDoloceno NiDoloceno 0000-00-00 0000-00-00 0000-00-00 1970-01-01 163714 23916.pdf 23916.pdf 1 2C9DFB3ABB7B9EF65E8DA6D2A45EEC7F 9a88e26341698f49ce552c25e247d973e77b1f1491f58bcd8c987aace30626d4 87bbd4a8-af3a-11f1-8bc5-0050569b8976 https://repozitorij.uni-lj.si/Dokument.php?lang=slv&id=247490 Fakulteta za matematiko in fiziko 0 0 0