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On the propagation of weak shock waves in air cleaning systems; Zur Ausbreitung schwacher Stosswellen in Lueftungssystemen

Thesis/Dissertation:

Abstract

In order to be able to calculate HEPA filter margins, both the mechanical loading at the service location and the structural strength of the filter unit must be known. This makes necessary the development of suitable computer codes for modelling fluid dynamic transients and, for extreme accidents, the propagation of weak shock waves. So the interaction of a shock wave with a junction of a straight duct having a side branch is considered. The paper checks the validity of two hypotheses. The first one calculates the shock waves after the junctions only by a geometrical consideration. A comparison with experimental values shows only an unsatisfactory result for weak shock waves. The second theory assumes that the pressure drop across the junction, in the quasi-steady flow which takes place after the incident shock waves, is the same as in steady flow tests. The pressure drops were measured for different junctions and the results of the calculation were compared with experimental values from a shock tube, both for circular and rectangular channels. A good agreement was obtained. Also the interaction of a shock wave with a channel of varying cross section is considered. So a new theory to calculate the changes in  More>>
Authors:
Publication Date:
Aug 01, 1991
Product Type:
Thesis/Dissertation
Report Number:
KFK-4920
Reference Number:
SCA: 420400; 210200; PA: DEN-92:000111; SN: 92000629727
Resource Relation:
Other Information: TH: Diss. (Dr.-Ing.)Thesis; PBD: Aug 1991
Subject:
42 ENGINEERING; 21 SPECIFIC NUCLEAR REACTORS AND ASSOCIATED PLANTS; DUCTS; SHOCK WAVES; PIPE JOINTS; CONTAINMENT; WAVE PROPAGATION; EXPLOSIONS; FILTERS; AEROSOLS; PWR TYPE REACTORS; MACH NUMBER; SUBSONIC FLOW; PRESSURE DROP; DIFFUSERS; COMPARATIVE EVALUATIONS; FRICTION FACTOR; 420400; 210200; HEAT TRANSFER AND FLUID FLOW; POWER REACTORS, NONBREEDING, LIGHT-WATER MODERATED, NONBOILING WATER COOLED
OSTI ID:
10108930
Research Organizations:
Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH (Germany). Lab. fuer Aerosolphysik und Filtertechnik (LAF); Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH (Germany). Projekt Nukleare Sicherheitsforschung; Essen Univ. (Gesamthochschule) (Germany). Fachbereich 12 - Maschinentechnik
Country of Origin:
Germany
Language:
German
Other Identifying Numbers:
Other: ON: DE92750156; TRN: DE9200111
Availability:
OSTI; NTIS (US Sales Only); INIS
Submitting Site:
DEN
Size:
135 p.
Announcement Date:
Jun 30, 2005

Thesis/Dissertation:

Citation Formats

Neuberger, M. On the propagation of weak shock waves in air cleaning systems; Zur Ausbreitung schwacher Stosswellen in Lueftungssystemen. Germany: N. p., 1991. Web.
Neuberger, M. On the propagation of weak shock waves in air cleaning systems; Zur Ausbreitung schwacher Stosswellen in Lueftungssystemen. Germany.
Neuberger, M. 1991. "On the propagation of weak shock waves in air cleaning systems; Zur Ausbreitung schwacher Stosswellen in Lueftungssystemen." Germany.
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title = {On the propagation of weak shock waves in air cleaning systems; Zur Ausbreitung schwacher Stosswellen in Lueftungssystemen}
author = {Neuberger, M}
abstractNote = {In order to be able to calculate HEPA filter margins, both the mechanical loading at the service location and the structural strength of the filter unit must be known. This makes necessary the development of suitable computer codes for modelling fluid dynamic transients and, for extreme accidents, the propagation of weak shock waves. So the interaction of a shock wave with a junction of a straight duct having a side branch is considered. The paper checks the validity of two hypotheses. The first one calculates the shock waves after the junctions only by a geometrical consideration. A comparison with experimental values shows only an unsatisfactory result for weak shock waves. The second theory assumes that the pressure drop across the junction, in the quasi-steady flow which takes place after the incident shock waves, is the same as in steady flow tests. The pressure drops were measured for different junctions and the results of the calculation were compared with experimental values from a shock tube, both for circular and rectangular channels. A good agreement was obtained. Also the interaction of a shock wave with a channel of varying cross section is considered. So a new theory to calculate the changes in shock strength after a nozzle and a diffuser is described. There is the possibility to calculate reflected waves, as shock waves in front of a converging channel and a expansion wave in front of a diverging channel. Also the problem of the influence of dissipation to the change in shock strength is solved. The theory calculates the pressure drop of the `shock-shock`, which takes place in a diffuser, if the flow is accelerated to the velocity of sound from a strong expansion wave. The shock strength was measured for different area ratios and the results of the calculation were compared with experimental values from a shock tube. A good agreement was obtained. (orig.). [Deutsch] Um die Sicherheitsreserven von Schwebstoffiltern zu bestimmen, muessen sowohl die stroemungsdynamischen Belastungen als auch die mechanische Festigkeit der Filtereinheiten bekannt sein. Aus diesem Grund ist die Entwicklung eines Rechencodes zur Bestimmung instationaerer Stroemungsgroessen und Explosionswellen notwendig. Daher wurde die Wechselwirkung einer Stosswelle mit einer Abzweigung untersucht. Der Bericht ueberprueft die Brauchbarkeit zweier Theorien. Die erste berechnet die Stossstaerke nach dem Abzweig nur ueber geometrische Betrachtungen. Ein Vergleich mit experimentellen Werten zeigt nur ein unbefriedigendes Ergebnis fuer schwache Stosswellen. Die zweite Theorie geht davon aus, dass die Druckaenderung nach der Druckwelle ueber den Abzweig die gleiche ist, wie bei einer stationaeren Stroemung. Die Stosswellen wurden fuer verschiedene Abzweigkonfiguration gemessen und die Ergebnisse der Berechnung mit den experimentellen Werten am Stosswellenrohr sowohl fuer runde als auch fuer quadratische Kanaele verglichen. Dabei konnte eine gute Uebereinstimmung erzielt werden. Ausserdem wurde die Wechselwirkung einer Stosswelle mit einem Kanal veraenderlichen Querschnitts untersucht. Dabei wird eine neue Theorie zur Berechnung der Stossstaerkenaenderung nach einer Duese bzw. eines Diffusors beschrieben. Die Theorie bietet die Moeglichkeit reflektierte Wellen zu berechnen, wie Stosswellen am Eintritt in eine Duese und Expansionswellen im Diffusor. Auch der Einfluss der Wandreibung und von Abloeseerscheinungen kann beruecksichtigt werden. Die Theorie erlaubt die Berechnung des Drucksprungs ueber einen `Sekundaerstoss`, der in einem Diffusor auftritt, wenn die Stroemung nach einer starken Expansionswelle Schallgeschwindigkeit erreicht. Auch hier werden die theoretischen Ergebnisse fuer verschiedene Flaechenverhaeltnisse mit experimentellen Werten an einem Stosswellenrohr verglichen. Es konnte wiederum eine gute Uebereinstimmung erzielt werden. (orig.).}
place = {Germany}
year = {1991}
month = {Aug}
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