KR20210047619A - Flow visualization apparatus - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a flow visualization experimental apparatus, comprising a flow space part, a transfer part, a drain part, an injection part, and a heating means. The present invention is an experimental apparatus that can visualize the flow of a fluid under high temperature and high pressure atmospheric conditions assuming a case under a nuclear reactor accident, and has improved visibility of the flow state.

Description

유동 가시화 실험장치{Flow visualization apparatus}Flow visualization apparatus

본 발명은 유체의 유동 가시화를 위한 실험장치에 관한 것이다. 상세하게는, PIV(Particle Image Velocimetry, 입자영상유속계)의 원리를 이용한 것으로서, 고온, 고압의 기체라는 특수한 유동 조건에서 유체의 유동 현상을 가시화하고 유체역학적 특성을 분석 가능한 실험장치에 관한 것이다. The present invention relates to an experimental apparatus for visualizing the flow of a fluid. In detail, it relates to an experimental apparatus that uses the principle of PIV (Particle Image Velocimetry), and is capable of visualizing the flow phenomenon of fluid and analyzing hydrodynamic properties under special flow conditions such as high temperature and high pressure gas.

PIV(Particla Image Velocimeter)는 유동 가시화 기술로서, 유동장 내 입자의 유동 현상을 시각적으로 직접 관찰하여 유동장의 정성적 특성을 쉽게 파악할 수 있는 기술이다. 측정 대상인 유동장에 형광 입자(seed particles)를 넣은 뒤, 레이저를 이용하여 시스템을 조명하면서 카메라로 상기 입자의 이동 경로를 촬영한다. 도1을 참조하면, PIV 기술의 구성과 촬영방법이 간략하게 도시되어 있다. Particla Image Velocimeter (PIV) is a flow visualization technology that allows you to easily grasp the qualitative characteristics of the flow field by visually directly observing the flow phenomenon of particles in the flow field. After putting fluorescent particles (seed particles) in the flow field to be measured, the moving path of the particles is photographed with a camera while illuminating the system using a laser. Referring to FIG. 1, the configuration of the PIV technology and a method of photographing are briefly shown.

이러한 PIV 시스템은 광원을 제어하는 장치, 영상의 기록과 입력 장치, 영상처리장치, 동일입자 추적 소프트웨어 등의 구성을 포함하여, 입자의 유동이 가시화된 영상을 분석하고 정량적인 결과값을 도출하므로, 유동 해석이 필요한 다양한 산업의 연구 분야에서 활용되고 있다. This PIV system includes a device that controls a light source, an image recording and input device, an image processing device, and the same particle tracking software, and analyzes the image in which the flow of particles is visualized and derives quantitative results. It is used in research fields of various industries that require flow analysis.

한편, 원자력 발전 산업은 원자로건물 내부의 증기 유동에 대한 특성 분석이 원자로 건물의 냉각계통 설계에 중요한 부분에 해당한다. 따라서, 증기 유동 분석에 전술한 PIV 원리를 적용하는 아이디어가 있으나, 종래 PIV 기법은 주로 액상의 유동 환경에 적용된 것으로서, 원전 사고를 가정 시 원자로건물 내부와 같은 고온, 고압 조건에서 적용이 어려운 것이 문제되었다. Meanwhile, in the nuclear power generation industry, the analysis of the characteristics of the steam flow inside the reactor building is an important part in the design of the cooling system of the reactor building. Therefore, there is an idea to apply the above-described PIV principle to steam flow analysis, but the conventional PIV technique is mainly applied to a liquid flow environment, and it is difficult to apply it under high temperature and high pressure conditions such as inside a nuclear reactor building when a nuclear power plant accident is assumed. Became.

원자로건물이 가지는 특수한 조건(고온, 고압)을 재현하는 경우, 유동장에 넣은 형광 입자가 산화될 수 있고, 상기 형광 입자는 공기 중 조건에서 부유하기 어려우므로 유동 경로가 형성되지 못한다. 또한, 원자로건물의 특수한 조건을 재현할 수 있는 용기의 내부는 응축수 등의 이물질이 예상되어 유동 상태 촬영이 방해되는 문제가 있다. 따라서, 전술한 문제들을 개선한 유동 가시화 기술의 필요성이 있다. In the case of reproducing the special conditions (high temperature, high pressure) of the nuclear reactor building, the fluorescent particles placed in the flow field may be oxidized, and the fluorescent particles are difficult to float under air conditions, and thus a flow path cannot be formed. In addition, there is a problem that foreign matter such as condensed water is expected in the interior of the vessel capable of reproducing the special conditions of the nuclear reactor building, which obstructs the flow state photography. Therefore, there is a need for a flow visualization technology that improves the above-described problems.

등록특허공보 제10-0336409호(1999.09.06. 공개)Registered Patent Publication No. 10-0336409 (published on September 6, 1999)

본 발명은 상술한 문제점을 개선하여, 사고 시 원전건물 내부와 유사한 고온, 고압의 대기 환경에서 증기와 공기 혼합물인 유체의 유동 가시화가 가능한 실험장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide an experimental apparatus capable of visualizing the flow of a fluid, which is a mixture of steam and air, in an atmospheric environment of high temperature and high pressure similar to the inside of a nuclear power plant in case of an accident by improving the above-described problems.

본 발명은 유동 가시화 실험장치에 관한 것으로서, 내부에 고온, 고압의 대기 환경을 조성할 수 있으며, 외부에서 내부를 투시할 수 있는 관찰부를 포함하고, 외부에서 입사되는 조명 또는 레이저를 내부로 전달하는 조명부가 마련된 유동공간부와 실험 유체를 상기 유동공간부로 이송하는 배관을 포함하는 이송부와 상기 유동공간부 내부에 형성된 이물질을 배수할 수 있는 배수부와 상기 이송부에 연결되어 상기 배관에 추적 입자를 주입함으로써 실험 유체와 상기 추적 입자가 혼합되게 하는 주입부 및 상기 이송부에 실험 유체를 공급하는 유체발생부를 포함한다. The present invention relates to a flow visualization experiment apparatus, which can create a high-temperature, high-pressure atmospheric environment inside, includes an observation unit that can see the inside from the outside, and transmits illumination or laser incident from the outside to the inside. A transfer unit including a flow space unit provided with a lighting unit and a pipe for transferring the experimental fluid to the flow space unit, a drain unit capable of draining foreign substances formed in the flow space unit, and a drain unit connected to the transfer unit to inject tracer particles into the pipe By doing so, it includes an injection unit for mixing the test fluid and the tracer particles, and a fluid generator for supplying the test fluid to the transfer unit.

바람직하게는, 상기 주입부는 상기 이송부에 주입된 추적 입자의 역류를 막기 위해 밸브가 구비된다. Preferably, the injection unit is provided with a valve to prevent reverse flow of the tracer particles injected into the transfer unit.

또한, 바람직하게는, 상기 추적 입자는 미립의 액상 기름으로 형성된다. In addition, preferably, the tracer particles are formed of particulate liquid oil.

또한, 바람직하게는, 상기 주입부는, 상기 추적 입자를 생성하기 위해 적어도 두 개의 오리피스가 소정의 간격을 두고 배치된다. In addition, preferably, at least two orifices are disposed at predetermined intervals in order to generate the tracer particles in the injection unit.

또한, 바람직하게는, 상기 주입부는, 고압의 공기가 상기 오리피스를 통과하면서 액상의 기름을 미립화한다. In addition, preferably, the injection unit atomizes the liquid oil while high-pressure air passes through the orifice.

또한, 바람직하게는, 상기 유체발생부는 증기발생장치를 포함한다. In addition, preferably, the fluid generator includes a steam generator.

또한, 바람직하게는, 상기 관찰부를 가열하는 가열수단을 더 포함한다. In addition, preferably, it further comprises a heating means for heating the observation unit.

또한, 바람직하게는, 조명 또는 레이저를 발생시키는 광원부와 상기 유동공간부의 외부에서 상기 관찰부를 통해 상기 유동공간부 내부의 유동현상을 촬영하는 촬영부를 더 포함한다. In addition, preferably, it further includes a light source unit for generating illumination or laser and a photographing unit for photographing a flow phenomenon inside the flow space unit through the observation unit outside the flow space unit.

본 발명에 따르면 고온, 고압 상태의 대기 환경에서 유체의 유동을 가시화할 수 있다. 따라서, 원자력 발전소에서 원전 사고 가정 시 증기와 공기 혼합 기체의 유동을 분석하여 냉각계통 설계를 효율화할 수 있다. According to the present invention, it is possible to visualize the flow of fluid in an atmospheric environment at high temperature and high pressure. Therefore, it is possible to improve the efficiency of the cooling system design by analyzing the flow of the mixed gas of steam and air when a nuclear power plant accident is assumed.

고온, 고압의 조건에서 실험 대상 유체가 증기인 경우, 증기의 응축수로 촬영이 방해되는 것을 최소화하여 유동 상태의 가시성이 높다. When the fluid to be tested is steam under high temperature and high pressure conditions, the visibility of the flow state is high by minimizing obstruction of photographing due to condensate of the steam.

또한, 증기의 응축수를 배수할 수 있으므로 증기, 공기 혼합물의 분율 조절에 관한 실험 조건 설정이 유리하다. In addition, since the condensed water of the steam can be drained, it is advantageous to set experimental conditions for controlling the fraction of the steam and air mixture.

도 1은 PIV 기술의 구성과 촬영방법을 설명하기 위한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유동 가시화 실험장치를 도시한 것이다.
도 3은 미립의 추적 입자를 분사하는 다중오리피스 구조의 단면을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 유동 상태를 촬영하는 것을 개념적으로 설명하기 위해 도시한 것이다.1 is for explaining the configuration of the PIV technology and a photographing method.
2 shows a flow visualization experiment apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a multi-orifice structure for injecting fine tracer particles.
4 is a diagram conceptually illustrating photographing a flow state according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Specific structural or functional descriptions presented in the embodiments of the present invention are exemplified only for the purpose of describing the embodiments according to the concept of the present invention, and embodiments according to the concept of the present invention may be implemented in various forms. In addition, it should not be construed as being limited to the embodiments described in the present specification, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백히 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The terms used in the present specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 설명을 생략하였다. Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, when it is determined that the description of known functions or configurations related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the description has been omitted.

도2 또는 도4는 본 발명의 실시예에 따른 유동 가시화 실험장치(100)를 설명하기 위해 도시한 개념도이다. 실험장치(100)는 내부에 고온, 고압의 환경을 조성할 수 있는 유동공간부(110)를 포함한다. 유동공간부(110)는 고온, 고압의 내부 환경에서도 견딜 수 있는 압력용기 등이 해당될 수 있다. 유동공간부(110)는 외부에서 내부를 투시할 수 있는 관찰부(112)와 외부 광원으로부터 입사된 조명 또는 레이저를 내부로 전달하는 조명부(111)를 포함할 수 있다. 2 or 4 is a conceptual diagram illustrating a flow visualization experiment apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. The experimental apparatus 100 includes a flow space unit 110 capable of creating an environment of high temperature and high pressure therein. The flow space unit 110 may correspond to a pressure vessel capable of withstanding an internal environment of high temperature and high pressure. The flow space unit 110 may include an observation unit 112 that can see the inside from the outside and an illumination unit 111 that transmits light or laser incident from an external light source to the inside.

유동공간부(110)의 형상에 관해 한정되는 것은 없으며, 실험 목적에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 또한, 유동공간부(110)에 형성된 관찰부(112) 또는 조명부(111)의 위치와 형상, 개수도 적절하게 변형될 수 있다. There is no limitation on the shape of the flow space unit 110 and may be variously modified according to the purpose of the experiment. In addition, the position, shape, and number of the observation unit 112 or the lighting unit 111 formed in the flow space unit 110 may be appropriately modified.

관찰부(112)는 투시 가능한 창으로서, 유동공간부(110) 내부에서 일어나는 유동 현상을 시각적으로 관찰하기 위한 것이다. 관찰부(112)는 복수로 형성될 수 있으며, 유동공간부(110)의 측면 또는 상면에 형성될 수 있다. 또한, 관찰부(112)는 다양한 높이별로 유동공간부(110)에 형성되어, 유동 실험 시 다양한 공간의 유동 상태를 관찰할 수 있다. The observation unit 112 is a transparent window and is for visually observing a flow phenomenon occurring inside the flow space unit 110. The observation unit 112 may be formed in plural, and may be formed on the side or upper surface of the flow space unit 110. In addition, the observation unit 112 is formed in the flow space unit 110 for various heights, so that the flow state of various spaces can be observed during a flow experiment.

조명부(111)는 유동공간부(110) 외부의 광원부(160)에서 입사된 조명 또는 레이저를 유동공간부(110)의 내부로 전달한다. 유동 가시화 실험 시 조명 또는 레이저에 반응하는 추적 입자는 촬영부(180)에 의해 유동 궤적이 촬영된다. The lighting unit 111 transmits the light or laser incident from the light source unit 160 outside the flow space unit 110 to the interior of the flow space unit 110. During the flow visualization experiment, the flow trajectory is photographed by the photographing unit 180 of the tracer particles reacting to the illumination or the laser.

유동공간부(110)의 하부는 실험 유체를 이송 가능한 배관으로 구성된 이송부(120)와 연결된다. 이송부(120)의 일단은 유체발생부(150)와 연결되고, 타단은 전술한 바와 같이 유동공간부(110)의 하부에 연결된다. 이송부(120)의 배관은 밸브를 구비하여 실험 대상 유체의 흐름을 제어할 수 있다. The lower portion of the flow space unit 110 is connected to a transfer unit 120 configured with a pipe capable of transferring the experimental fluid. One end of the transfer unit 120 is connected to the fluid generating unit 150, and the other end is connected to the lower portion of the flow space unit 110 as described above. The pipe of the transfer unit 120 may be provided with a valve to control the flow of the fluid to be tested.

또한, 유동공간부(110)의 하부는 유동공간부(110) 내부 액상 물질을 배수할 수 있는 배수부(130)를 포함하며, 배수부(130)는 밸브를 구비한 배관으로 구성된다. 실험 대상 유체가 증기, 공기 혼합물인 경우, 실험 조건에 따라 증기의 응축수가 발생하여 유동공간부(110)의 하부에 축적될 수 있다. 축적된 응축수의 양은 실험 조건의 변동을 유발하므로 이를 배수함으로써 목적하는 실험 조건을 설정하는 것이 가능하다. 예를 들어, 실험 유체인 증기의 분율을 조절할 수 있다. In addition, a lower portion of the flow space unit 110 includes a drain unit 130 capable of draining the liquid material inside the flow space unit 110, and the drain unit 130 is formed of a pipe having a valve. When the fluid to be tested is a mixture of steam and air, condensed water of steam may be generated and accumulated in the lower portion of the flow space unit 110 according to the experimental conditions. Since the amount of accumulated condensate causes fluctuations in the experimental conditions, it is possible to set the desired experimental conditions by draining them. For example, it is possible to control the fraction of steam, which is an experimental fluid.

주입부(140)는 이송부(120)에 연결되어 추적 입자를 실험 유체에 주입한다. 주입부(140)는 배관을 포함하며, 상기 배관과 연결된 공기압축기(143)와 다중오리피스(142), 역류방지밸브(141)를 포함할 수 있다. The injection unit 140 is connected to the transfer unit 120 to inject the tracer particles into the experimental fluid. The injection unit 140 includes a pipe, and may include an air compressor 143 connected to the pipe, a multiple orifice 142, and a non-return valve 141.

본 발명의 추적 입자는 미립의 입자로서 실험 유체에 혼합되어 유체의 유동에 따라 자유롭게 움직일 수 있는 것이며, 고온, 고압의 환경에서 산화될 우려가 없고, 장기간 입자 상태를 유지할 수 있도록 점도가 높은 것이 적합하다. The tracer particles of the present invention are fine particles, which are mixed with the experimental fluid and can move freely according to the flow of the fluid, are not likely to be oxidized in a high temperature and high pressure environment, and have a high viscosity to maintain the particle state for a long period of time. Do.

본 발명의 실시예에 따른 추적 입자는 액상의 기름을 미립화하여 발생시킬 수 있으며, 액상의 기름은 식용유를 사용할 수 있다. Trace particles according to an embodiment of the present invention may be generated by atomizing liquid oil, and edible oil may be used as the liquid oil.

액상의 기름을 미립화하는 방식으로 다중오리피스(142)에 고압의 공기를 통과시키는 방식을 이용할 수 있다. 도3을 참조하면, 다중오리피스(142)가 형성된 배관의 단면을 도시한다. 적어도 두 개의 오리피스가 소정의 간격을 두고 배치되어 형성된 배관이 있으며, 복수의 오리피스 사이에 액상의 기름이 담겨있다. 이때, 고압 공기를 오리피스 구멍으로 통과시키면, 오리피스 구멍에서 공기의 유속이 급격하게 빨라져 기압이 내려가고 액상 기름이 미립의 상태로 분사된다. 추적 입자는 이와 같은 미립의 액상 기름을 포함할 수 있다. As a method of atomizing liquid oil, a method of passing high-pressure air through the multiple orifices 142 may be used. 3, a cross-section of a pipe in which a multiple orifice 142 is formed is shown. There is a pipe formed by at least two orifices arranged at predetermined intervals, and liquid oil is contained between the plurality of orifices. At this time, when high-pressure air is passed through the orifice hole, the flow rate of air from the orifice hole is rapidly increased, the air pressure is lowered, and the liquid oil is sprayed in a fine particle state. The tracer particles may contain such particulate liquid oil.

주입부(140)에서 생성된 추적 입자는 이송부(120)에 주입되어 실험 유체와 혼합된다. 또한, 주입부(140)는 추적 입자가 역류하는 것을 방지하기 위해 역류방지밸브(141)를 포함할 수 있다. The tracer particles generated by the injection unit 140 are injected into the transfer unit 120 and mixed with the experimental fluid. In addition, the injection unit 140 may include a non-return valve 141 to prevent the tracer particles from flowing backward.

한편, 유체발생부(150)는 실험 대상 유체를 발생시키는 구성이다. 본 발명에 따른 실시예에서 유체발생부(150)는 증기발생장치(151)와 필터(152)를 포함할 수 있다. 물이 필터(152)를 통과하여 증기발생장치(151)로 유입되고, 증기로 변형되어 이송부(120)를 따라 유동공간부(110)에 진입한다. 유체발생부(150)는 실험 대상 유체의 종류에 따라 통상의 기술자가 적절한 장치를 구성할 수 있다. On the other hand, the fluid generator 150 is configured to generate a fluid to be tested. In the embodiment according to the present invention, the fluid generator 150 may include a steam generator 151 and a filter 152. Water passes through the filter 152 and flows into the steam generator 151, is transformed into steam, and enters the flow space unit 110 along the transfer unit 120. The fluid generator 150 may be configured by a person skilled in the art according to the type of fluid to be tested.

유동공간부(110)에 진입한 실험 유체는 유동공간부(110) 내부에서 자유롭게 유동하고, 실험 유체와 함께 주입된 추적 입자는 함께 유동하면서 촬영부(180)에 의해 그 궤적이 촬영된다. The test fluid entering the flow space unit 110 freely flows inside the flow space unit 110, and the tracer particles injected together with the test fluid flow together, and the trajectory is photographed by the photographing unit 180.

촬영부(180)는 유동공간부(110) 외부에서 관찰부(112)를 통해 유동공간부(110) 내부의 유동상태를 촬영한다. 촬영부(180)는 PIV 기술에 사용되는 통상의 고속카메라와 카메라 거치대 등을 포함할 수 있다. 또한, 촬영부(180)는 복수로 형성되어 복수의 관찰부(112)를 투시하여 유동 상태를 촬영할 수 있다. The photographing unit 180 photographs the flow state inside the flow space unit 110 through the observation unit 112 from the outside of the flow space unit 110. The photographing unit 180 may include a general high-speed camera and a camera cradle used in PIV technology. In addition, the photographing unit 180 may be formed in plural so as to see through the plurality of observation units 112 to capture a fluid state.

촬영부(180)에서 촬영된 영상은 컴퓨터 프로그램으로 분석되어 실험대상 유동장 내에서 추적 입자의 궤적과 속도를 구할 수 있으며, 복수의 촬영부(180)로 관찰 시 3차원 공간상에서의 추적 입자의 분석이 가능하다. The image captured by the photographing unit 180 is analyzed by a computer program to obtain the trajectory and velocity of the tracer particles in the flow field to be tested, and analysis of the traced particles in a three-dimensional space when observed with a plurality of photographing units 180 This is possible.

도면에 도시되지 않으나, 촬영부(180)는 지지체에 고정된 상태로 관찰부(112)를 투시하여 촬영할 수 있으며, 상기 지지체는 강재로 제작된 프레임 등을 사용할 수 있다. 상기 프레임은 유동공간부(110)를 둘러싼 형태로 제작할 수 있으며, 촬영부(180)의 카메라가 프레임을 따라 이동 가능하도록 연결될 수 있다. 또한, 그 밖에 다양한 공지 기술에 의해 촬영부(180)를 지지하는 구조를 형성할 수 있다. Although not shown in the drawing, the photographing unit 180 can be photographed by seeing through the observation unit 112 while being fixed to the support, and the support may be a frame made of steel. The frame may be manufactured in a form surrounding the flow space unit 110, and the camera of the photographing unit 180 may be connected to be movable along the frame. In addition, a structure for supporting the photographing unit 180 may be formed by various other known techniques.

본 발명의 실시예에 따른 실험장치(100)는 관찰부(112)를 가열하는 가열수단을 포함할 수 있다. 가열수단(170)은 관찰부(112)를 가열함으로써 유동공간부(110) 내부의 물질이 응축되어 관찰부(112)에 맺히는 것을 예방한다. Experimental apparatus 100 according to an embodiment of the present invention may include a heating means for heating the observation unit (112). The heating means 170 heats the observation section 112 to prevent the material inside the flow space section 110 from condensing and forming on the observation section 112.

실험 유체에 따라 유동공간부(110) 내부의 조건에서 응축 현상이 발생할 수 있으며, 응축된 물질이 관찰부(112)에 맺히는 현상에 의해 유동 상태의 촬영을 방해할 수 있다. 따라서, 가열수단(170)은 관찰부(112)를 가열함으로써 응축수의 맺힘 현상을 방지한다. Depending on the experimental fluid, condensation may occur under conditions inside the flow space unit 110, and a phenomenon in which condensed material forms on the observation unit 112 may interfere with photographing of the flow state. Accordingly, the heating means 170 prevents condensation from forming by heating the observation unit 112.

가열수단(170)은 열 발생 수단으로서 공지의 기술을 적용할 수 있다. 온풍에 의한 가열하는 방식 또는 열선에 의한 방식 등 통상의 기술자가 적절하게 선택할 수 있다. 또한, 가열수단(170)은 전술한 지지체에서 촬영부(180)와 함께 지지된 상태로 관찰부(112)를 가열할 수 있다. The heating means 170 may apply a known technique as a heat generating means. A method of heating by warm air or a method of heating wire may be appropriately selected by a person skilled in the art. In addition, the heating means 170 may heat the observation unit 112 in a state supported together with the photographing unit 180 in the aforementioned support.

본 발명의 실시예에 따른 실험장치를 이용하면, 원자력 발전소에서 원자로 누출 사고 발생 시, 원자로건물 내부에 누출된 증기의 유동을 원활하게 관측 가능하다. 또한, 유동공간부(110) 내부에 열교환기 구조를 포함하여, 원자로건물 내부에 위치한 열교환기 구조와 누출된 증기의 유동에 관한 상관관계를 실험, 분석할 수 있다. Using the experimental apparatus according to an embodiment of the present invention, when a nuclear reactor leak accident occurs in a nuclear power plant, it is possible to smoothly observe the flow of the leaked steam inside the reactor building. In addition, including the heat exchanger structure inside the flow space unit 110, the relationship between the heat exchanger structure located inside the reactor building and the flow of leaked steam may be tested and analyzed.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 당업자에게 명백할 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention described above is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications and changes are possible within the scope of the technical spirit of the present invention.

100: 본 발명의 실시예에 따른 유동 가시화 실험장치
110: 유동공간부
111: 조명부
112: 관찰부
120: 이송부
130: 배수부
140: 주입부
141: 역류방지밸브
142: 다중오리피스
143: 공기압축기
150: 유체발생부
151: 증기발생장치
152: 필터
160: 광원부
170: 가열수단
180: 촬영부100: flow visualization experiment apparatus according to an embodiment of the present invention
110: flow space part
111: lighting unit
112: observation unit
120: transfer unit
130: drain
140: injection part
141: non-return valve
142: multiple orifice
143: air compressor
150: fluid generator
151: steam generator
152: filter
160: light source unit
170: heating means
180: photographing department

Claims (8)

내부에 고온, 고압의 대기 환경을 조성할 수 있으며, 외부에서 내부를 투시할 수 있는 관찰부를 포함하고, 외부에서 입사되는 조명 또는 레이저를 내부로 전달하는 조명부가 마련된 유동공간부;
실험 유체를 상기 유동공간부로 이송하는 배관을 포함하는 이송부;
상기 유동공간부 내부에 형성된 이물질을 배수할 수 있는 배수부;
상기 이송부에 연결되어 상기 배관에 추적 입자를 주입함으로써 실험 유체와 상기 추적 입자가 혼합되게 하는 주입부; 및
상기 이송부에 실험 유체를 공급하는 유체발생부를 포함하는 유동 가시화 실험장치.A flow space unit including an observation unit capable of creating an atmospheric environment of high temperature and high pressure inside, seeing the inside from the outside, and provided with an illumination unit that transmits illumination or laser incident from the outside to the inside;
A transfer unit including a pipe for transferring the experimental fluid to the flow space unit;
A drainage part capable of draining foreign substances formed in the flow space part;
An injection unit connected to the transfer unit to inject tracer particles into the pipe so that the test fluid and the tracer particles are mixed; And
Flow visualization experiment apparatus comprising a fluid generator for supplying the test fluid to the transfer part. 청구항 1에 있어서,
상기 주입부는,
상기 이송부에 주입된 추적 입자의 역류를 막기 위해 밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 유동 가시화 실험장치.The method according to claim 1,
The injection unit,
Flow visualization experiment apparatus, characterized in that provided with a valve to prevent the reverse flow of the tracer particles injected into the transfer unit. 청구항 2에 있어서,
상기 추적 입자는 미립의 액상 기름으로 형성된 것을 특징으로 하는 유동 가시화 실험장치.The method according to claim 2,
The flow visualization experiment apparatus, characterized in that the tracer particles are formed of fine liquid oil. 청구항 3에 있어서,
상기 주입부는,
상기 추적 입자를 생성하기 위해 적어도 두 개의 오리피스가 소정의 간격을 두고 배치된 다중오리피스를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 가시화 실험장치.The method of claim 3,
The injection unit,
A flow visualization experiment apparatus comprising a multiple orifice in which at least two orifices are disposed at predetermined intervals to generate the tracer particles. 청구항 4에 있어서,
상기 주입부는,
고압의 공기가 상기 다중오리피스를 통과하면서 액상의 기름을 미립화하는 것을 특징으로 하는 유동 가시화 실험장치.The method of claim 4,
The injection unit,
Flow visualization experiment apparatus, characterized in that the liquid oil is atomized while the high-pressure air passes through the multiple orifices. 청구항 2에 있어서,
상기 유체발생부는 증기발생장치를 포함하는 유동 가시화 실험장치.The method according to claim 2,
The fluid generator is a flow visualization experiment apparatus including a steam generator. 청구항 6에 있어서,
상기 관찰부를 가열하는 가열수단을 더 포함하는 유동 가시화 실험장치.The method of claim 6,
Flow visualization experiment apparatus further comprising a heating means for heating the observation unit. 청구항 7에 있어서,
조명 또는 레이저를 발생시키는 광원부와 상기 유동공간부의 외부에서 상기 관찰부를 통해 상기 유동공간부 내부의 유동현상을 촬영하는 촬영부를 더 포함하는 유동 가시화 실험장치.The method of claim 7,
A flow visualization experiment apparatus further comprising a light source for generating illumination or laser and a photographing unit for photographing a flow phenomenon inside the flow space through the observation unit outside the flow space.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113092051A (en) * 2021-06-07 2021-07-09 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 Measuring system and measuring method for dynamic pressure and flow field distribution of wind tunnel test
CN114252648A (en) * 2021-12-22 2022-03-29 北京航空航天大学 Tracer particle generator system and control method thereof
CN114414201A (en) * 2021-12-31 2022-04-29 浙江大学 Visual device of celadon kiln internal flow field simulation

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100336409B1 (en) 1999-05-19 2002-05-09 도덕희 3-dimensional particle imaging velocimeter; 3D-PIV, so-called Thinker's EYE
JP2008045836A (en) * 2006-08-18 2008-02-28 Babcock Hitachi Kk Burner tip, burner device and boiler apparatus including it
WO2008047926A1 (en) * 2006-10-19 2008-04-24 Hirata Corporation Filtrate monitoring device, and filtrate monitoring system
JP2012103041A (en) * 2010-11-08 2012-05-31 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Visualizing device and visualizing method for fluid flows
KR101965658B1 (en) * 2018-09-16 2019-04-03 주식회사 스탠더드시험연구소 Flow Visualization Apparatus for Thermal Hydraulic Test in Nuclear Plant

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100336409B1 (en) 1999-05-19 2002-05-09 도덕희 3-dimensional particle imaging velocimeter; 3D-PIV, so-called Thinker's EYE
JP2008045836A (en) * 2006-08-18 2008-02-28 Babcock Hitachi Kk Burner tip, burner device and boiler apparatus including it
WO2008047926A1 (en) * 2006-10-19 2008-04-24 Hirata Corporation Filtrate monitoring device, and filtrate monitoring system
JP2012103041A (en) * 2010-11-08 2012-05-31 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Visualizing device and visualizing method for fluid flows
KR101965658B1 (en) * 2018-09-16 2019-04-03 주식회사 스탠더드시험연구소 Flow Visualization Apparatus for Thermal Hydraulic Test in Nuclear Plant

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113092051A (en) * 2021-06-07 2021-07-09 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 Measuring system and measuring method for dynamic pressure and flow field distribution of wind tunnel test
CN114252648A (en) * 2021-12-22 2022-03-29 北京航空航天大学 Tracer particle generator system and control method thereof
CN114252648B (en) * 2021-12-22 2023-05-09 北京航空航天大学 Trace particle generator system and control method thereof
CN114414201A (en) * 2021-12-31 2022-04-29 浙江大学 Visual device of celadon kiln internal flow field simulation
CN114414201B (en) * 2021-12-31 2023-07-04 浙江大学 Visual device of celadon kiln internal flow field simulation

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