Comptes Rendus
no. 6
Derivation of a well-posed and multidimensional drift-flux model for boiling flows
[Dérivation d'un modèle d'écart de vitesse bien posé et multidimensionnel pour les écoulements bouillants]

Présenté par : Sébastien Candel

Olivier Grégoire1  ; Matthieu Martin1
1 CEA Saclay, 91191 Gif sur Yvette cedex, France
Comptes Rendus. Mécanique, Volume 333 (2005) no. 6, pp. 459-466.

Dans cette Note, nous établissons un modèle d'écart de vitesse multidimensionnel pour les écoulements bouillants. Dans ce contexte, le paramètre de distribution n'est plus un scalaire mais un tenseur pouvant rendre compte du caractère anisotrope du milieu et de la nature de l'écoulement. Un nouveau modèle pour le vecteur de vitesse de dérive est également établi. Il prend intrinsèquement en compte l'impact des pertes de charge par frottement sur la force de flottabilité. Par ailleurs, nous montrons que, pour de forts taux de vide, la plupart des modèles d'écart de vitesse peuvent présenter une singularité. Une méthode, basée sur une analyse multi-champ simplifiée, est proposée qui permet de s'affranchir de cette singularité.

In this Note, we derive a multidimensional drift-flux model for boiling flows. Within this framework, the distribution parameter is no longer a scalar but a tensor that might account for the medium anisotropy and the flow regime. A new model for the drift-velocity vector is also derived. It intrinsically takes into account the effect of the friction pressure loss on the buoyancy force. On the other hand, we show that most drift-flux models might exhibit a singularity for large void fraction. In order to avoid this singularity, a remedy based on a simplified three field approach is proposed.

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DOI : 10.1016/j.crme.2005.05.002
Keywords: Computational fluid mechanics, Boiling two-phase flows, Drift-flux model, Multidimensional, Void fraction
Mot clés : Mécanique des fluides numérique, Écoulements diphasiques bouillants, Modèle d'écart de vitesse, Multidimensionnel, Taux de vide
Olivier Grégoire 1 ; Matthieu Martin 1

1 CEA Saclay, 91191 Gif sur Yvette cedex, France 
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Olivier Grégoire; Matthieu Martin. Derivation of a well-posed and multidimensional drift-flux model for boiling flows. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 333 (2005) no. 6, pp. 459-466. doi : 10.1016/j.crme.2005.05.002. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/j.crme.2005.05.002/

[1] D. Bestion The physical closure laws in the CATHARE code, Nuclear Engrg. Design, Volume 124 (1990)

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[3] M. Ishii; N. Zuber Drag coefficient and relative velocity in bubbly, droplet or particulate flows, AIChE J., Volume 25 (1979)

[4] M. Ishii, One dimensional drift-flux model and constitutive equations for relative motion between phases in various two-phase flow regimes, ANL-77-47, 1977

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[6] T. Hibiki; M. Ishii One dimensional drift-flux model and constitutive equations for relative motion between phases in various two-phase flow regimes, Int. J. Heat Mass Transfer, Volume 46 (2003)

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