TWO-PHASE SIMULATION CONSIDERING PHASE CHANGE DUE TO DEPRESSURIZATION

Luận văn thạc sĩ về mô phỏng dòng chảy hai pha, xét đến sự chuyển pha do giảm áp trong kỹ thuật hàng không vũ trụ. Nghiên cứu ứng dụng trong môi trường đặc biệt.

• Tác giả: Lương Huỳnh Đăng Khoa
• Người hướng dẫn: PhD. Đặng Lê Quang
• Trường học: Ho Chi Minh City University of Technology
• Chuyên ngành: Aerospace Engineering
• Đề tài: Two-Phase Simulation Considering Phase Change Due To Depressurization / Mô phỏng dòng hai pha có xem xét sự chuyển pha do giảm áp
• Loại tài liệu: Master’s Thesis
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan Mô phỏng dòng chảy hai pha ứng dụng Super Moby Dick

Bài viết này trình bày tổng quan về mô phỏng dòng chảy hai pha và ứng dụng trong nghiên cứu vòi phun Super Moby-Dick. Dòng chảy hai pha, đặc biệt khi có chuyển pha do giảm áp, là một hiện tượng phức tạp và quan trọng trong nhiều ứng dụng công nghiệp, từ hệ thống làm lạnh đến lò phản ứng hạt nhân. Việc hiểu rõ và mô phỏng chính xác các hiện tượng này là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu suất của hệ thống. Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng các phương pháp CFD (Computational Fluid Dynamics) để mô phỏng dòng chảy hai pha trong vòi phun Super Moby-Dick, một cấu trúc được thiết kế đặc biệt để nghiên cứu hiện tượng flashing flow (dòng chảy bốc hơi nhanh). Mục tiêu là đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau, như mô hình rối, mật độ bong bóng, và cường độ rối đầu vào, đến kết quả mô phỏng và so sánh chúng với dữ liệu thực nghiệm.

1.1. Dòng chảy hai pha và tầm quan trọng trong công nghiệp

Dòng chảy hai pha đề cập đến dòng chảy của một hỗn hợp gồm hai pha khác nhau của vật chất, thường là pha lỏng và pha khí. Hiện tượng này phổ biến trong nhiều quá trình công nghiệp, bao gồm sản xuất năng lượng, chế biến hóa chất và hệ thống làm lạnh. Việc mô phỏng và hiểu rõ dòng chảy hai pha là vô cùng quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất và đảm bảo an toàn cho các hệ thống này. Các thông số quan trọng cần xem xét bao gồm áp suất, nhiệt độ, vận tốc và thành phần của các pha.

1.2. Giới thiệu về vòi phun Super Moby Dick và ứng dụng

Vòi phun Super Moby-Dick là một thiết bị thí nghiệm được thiết kế đặc biệt để nghiên cứu hiện tượng flashing flow, hay còn gọi là dòng chảy bốc hơi nhanh. Thiết kế của vòi phun cho phép tạo ra sự giảm áp đột ngột, gây ra sự bốc hơi nhanh chóng của chất lỏng. Dữ liệu thu được từ các thí nghiệm với vòi phun này được sử dụng để phát triển và xác thực các mô hình mô phỏng dòng chảy hai pha.

II. Thách thức Mô phỏng dòng chảy hai pha có chuyển pha giảm áp

Việc mô phỏng dòng chảy hai pha với chuyển pha do giảm áp đặt ra nhiều thách thức đáng kể. Thứ nhất, hiện tượng flashing flow là một quá trình rất phức tạp, liên quan đến sự tương tác giữa các pha, sự thay đổi nhiệt động lực học nhanh chóng, và sự hình thành bong bóng. Thứ hai, việc lựa chọn mô hình phù hợp để mô tả quá trình chuyển pha là rất quan trọng, vì các mô hình khác nhau có thể dẫn đến kết quả khác nhau. Cuối cùng, việc xác thực kết quả mô phỏng bằng dữ liệu thực nghiệm là cần thiết để đảm bảo độ tin cậy của mô hình. Nghiên cứu này cố gắng giải quyết những thách thức này bằng cách sử dụng các mô hình CFD tiên tiến và so sánh kết quả mô phỏng với dữ liệu từ thí nghiệm vòi phun Super Moby-Dick.

2.1. Độ phức tạp của hiện tượng flashing flow và chuyển pha

Flashing flow là một hiện tượng phức tạp do sự bốc hơi nhanh của chất lỏng khi áp suất giảm xuống dưới áp suất hơi bão hòa. Quá trình này liên quan đến nhiều hiện tượng vật lý khác nhau, bao gồm sự hình thành bong bóng, sự phát triển của bong bóng, và sự tương tác giữa các pha. Việc mô tả chính xác các hiện tượng này đòi hỏi các mô hình phức tạp và chi tiết.

2.2. Lựa chọn mô hình chuyển pha phù hợp cho mô phỏng CFD

Việc lựa chọn mô hình chuyển pha phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác của mô phỏng CFD. Có nhiều mô hình khác nhau có sẵn, mỗi mô hình có những ưu điểm và hạn chế riêng. Việc lựa chọn mô hình phù hợp phụ thuộc vào các đặc tính cụ thể của dòng chảy và mục tiêu của mô phỏng. Trong nghiên cứu này, một mô hình chuyển pha hỗn hợp (Mixed Phase Change Model), kết hợp mô hình hỗn hợp và mã UDF, được sử dụng để mô tả quá trình chuyển pha.

2.3. Yêu cầu xác thực kết quả mô phỏng bằng dữ liệu thực nghiệm

Để đảm bảo độ tin cậy của mô phỏng CFD, cần phải xác thực kết quả bằng dữ liệu thực nghiệm. Điều này bao gồm việc so sánh các thông số như áp suất, nhiệt độ, và phân bố pha giữa kết quả mô phỏng và dữ liệu thực nghiệm. Sự phù hợp giữa kết quả mô phỏng và dữ liệu thực nghiệm là một chỉ số quan trọng về độ tin cậy của mô hình.

III. Phương pháp Mô hình K ω và ảnh hưởng mật độ bong bóng

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp CFD để mô phỏng dòng chảy hai pha trong vòi phun Super Moby-Dick. Đặc biệt, mô hình rối K-ω tiêu chuẩn với hiệu chỉnh Low-Re được sử dụng để mô tả sự hỗn loạn trong dòng chảy. Mô hình này được lựa chọn dựa trên kết quả so sánh với các mô hình rối khác, cho thấy khả năng mô tả chính xác hơn các đặc tính của dòng chảy. Ngoài ra, nghiên cứu cũng đánh giá ảnh hưởng của mật độ bong bóng đến kết quả mô phỏng. Kết quả cho thấy rằng mật độ bong bóng có ảnh hưởng đáng kể đến áp suất và tỷ lệ hơi trong vòi phun.

3.1. Áp dụng mô hình rối K ω tiêu chuẩn với hiệu chỉnh Low Re

Mô hình rối K-ω là một mô hình phổ biến được sử dụng trong CFD để mô tả sự hỗn loạn trong dòng chảy. Mô hình này dựa trên việc giải các phương trình vận chuyển cho động năng rối (K) và tốc độ tiêu tán rối (ω). Hiệu chỉnh Low-Re được sử dụng để cải thiện độ chính xác của mô hình trong vùng gần thành, nơi ảnh hưởng của độ nhớt là quan trọng.

3.2. Đánh giá ảnh hưởng của mật độ bong bóng đến áp suất

Mật độ bong bóng, hay số lượng bong bóng trên một đơn vị thể tích, là một thông số quan trọng ảnh hưởng đến các đặc tính của dòng chảy hai pha. Nghiên cứu này đánh giá ảnh hưởng của mật độ bong bóng đến áp suất và tỷ lệ hơi trong vòi phun Super Moby-Dick. Kết quả cho thấy rằng mật độ bong bóng có ảnh hưởng đáng kể đến các thông số này.

IV. Kết quả Mô phỏng áp suất và tỷ lệ hơi sai số 2

Kết quả mô phỏng CFD cho thấy sự phù hợp tốt với dữ liệu thực nghiệm. Sai số lưu lượng khối lượng trung bình giữa đầu vào, đầu ra và thí nghiệm dưới 2.6%. Đường áp suất dọc theo trục vòi phun khớp với giá trị thực nghiệm ở hầu hết các điểm. Ngoài ra, kết quả cũng cung cấp thông tin chi tiết về phân bố tỷ lệ hơi dọc theo vòi phun, cho phép hiểu rõ hơn về cơ chế chuyển pha do giảm áp. Nghiên cứu cũng thảo luận về ảnh hưởng của tham số mật độ bong bóng đến áp suất và tỷ lệ hơi toàn cục.

4.1. So sánh kết quả mô phỏng áp suất với dữ liệu thực nghiệm

Kết quả mô phỏng được so sánh với dữ liệu thực nghiệm về áp suất dọc theo trục vòi phun Super Moby-Dick. Sự phù hợp tốt giữa kết quả mô phỏng và dữ liệu thực nghiệm cho thấy độ tin cậy của mô hình CFD.

4.2. Phân tích phân bố tỷ lệ hơi và cơ chế chuyển pha trong vòi phun

Kết quả mô phỏng cung cấp thông tin chi tiết về phân bố tỷ lệ hơi dọc theo vòi phun Super Moby-Dick. Phân tích này cho phép hiểu rõ hơn về cơ chế chuyển pha do giảm áp và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình này.

V. Ứng dụng Đánh giá an toàn hạt nhân và thiết kế hệ thống

Nghiên cứu về mô phỏng dòng chảy hai pha và chuyển pha do giảm áp có nhiều ứng dụng thực tiễn quan trọng. Một trong những ứng dụng quan trọng nhất là trong lĩnh vực an toàn hạt nhân. Hiểu rõ cơ chế flashing flow có thể giúp đánh giá và cải thiện thiết kế của các hệ thống làm mát lò phản ứng, giảm thiểu nguy cơ tai nạn. Ngoài ra, các kết quả nghiên cứu cũng có thể được sử dụng để tối ưu hóa thiết kế của các hệ thống công nghiệp khác, như hệ thống làm lạnh, hệ thống sản xuất năng lượng địa nhiệt, và các quá trình hóa học.

5.1. Ứng dụng trong đánh giá và cải thiện an toàn hạt nhân

Hiện tượng flashing flow đóng vai trò quan trọng trong các sự cố giả định liên quan đến mất chất làm mát (LOCA) trong lò phản ứng hạt nhân. Việc mô phỏng chính xác hiện tượng này là rất quan trọng để đánh giá và cải thiện thiết kế của các hệ thống an toàn và giảm thiểu nguy cơ tai nạn.

5.2. Tối ưu hóa thiết kế hệ thống làm lạnh và năng lượng địa nhiệt

Kết quả nghiên cứu về mô phỏng dòng chảy hai pha có thể được sử dụng để tối ưu hóa thiết kế của các hệ thống công nghiệp khác, như hệ thống làm lạnh và hệ thống sản xuất năng lượng địa nhiệt. Việc hiểu rõ cơ chế chuyển pha do giảm áp có thể giúp cải thiện hiệu suất và giảm chi phí vận hành của các hệ thống này.

VI. Hướng phát triển Mô hình hóa và thử nghiệm phức tạp hơn

Nghiên cứu này đã cung cấp những hiểu biết sâu sắc về mô phỏng dòng chảy hai pha và chuyển pha do giảm áp trong vòi phun Super Moby-Dick. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều hướng phát triển tiềm năng. Thứ nhất, có thể phát triển các mô hình CFD phức tạp hơn, bao gồm các hiệu ứng như sự hình thành màng lỏng và sự tương tác giữa các bong bóng. Thứ hai, có thể thực hiện các thí nghiệm với điều kiện vận hành phức tạp hơn, như áp suất và nhiệt độ đầu vào thay đổi theo thời gian. Cuối cùng, có thể sử dụng các kỹ thuật tối ưu hóa để tìm ra thiết kế vòi phun Super Moby-Dick tối ưu, cho phép tối đa hóa hiệu suất chuyển pha.

6.1. Phát triển mô hình CFD phức tạp hơn với hiệu ứng bổ sung

Các mô hình CFD có thể được phát triển để bao gồm các hiệu ứng phức tạp hơn, như sự hình thành màng lỏng và sự tương tác giữa các bong bóng. Điều này sẽ giúp cải thiện độ chính xác của mô phỏng và cho phép hiểu rõ hơn về các cơ chế vật lý liên quan.

6.2. Thí nghiệm với điều kiện vận hành thay đổi theo thời gian

Các thí nghiệm có thể được thực hiện với điều kiện vận hành thay đổi theo thời gian, như áp suất và nhiệt độ đầu vào thay đổi. Điều này sẽ giúp đánh giá khả năng của mô hình CFD trong việc mô tả các quá trình không ổn định.

Trích đoạn nội dung tài liệu

VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY HO CHI MINH CITY HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY -------------------- LUONG HUYNH DANG KHOA TWO-PHASE SIMULATION CONSIDERING PHASE CHANGE DUE TO DEPRESSURIZATION Major: Aerospace Engineering Major ID: 8520120 MASTER’S THESIS HO CHI MINH CITY, February 2023 THIS RESEARCH IS COMPLETED AT: HO CHI MINH UNIVERSITY OF TECHNOLOGY – VNU HCM Instructor: PhD. Dang Le Quang Examiner 1: Assoc. Le Tuan Phuong Nam Examiner 2: PhD. Tran Tien Anh Master’s Thesis is defended at HCMC University of Technology, VNU-HCM on February 04, 2023.

The Board of The Master’s Thesis Defense Council includes: 1. Ngo Khanh Hieu 2. Le Thi Hong Hieu 3. Counter-Argument Member: Assoc.

Le Tuan Phuong Nam 4. Counter-Argument Member: PhD. Tran Tien Anh 5. Council Member: PhD.

Pham Minh Vuong Verification of the chairman of the Master’s Thesis Defense Council and the Dean of the Faculty of Transportation Engineering after the defense is correct (if any). CHAIRMAN OF THE COUNCIL DEAN OF FACULTY OF (Full name and signature) TRANSPORTATION ENGINEERING (Full name and signature) VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY HCMC SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM VNUHCM UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Independent – Liberty – Happiness _________________________ _________________ MASTER’S THESIS ASSIGNMENTS Full name: LUONG HUYNH DANG KHOA Learner ID: 2170727 Date of birth: January 13, 1998 Place of birth: Ho Chi Minh City Major: Aerospace Engineering Major ID: 8520120 I. TITLE: TWO-PHASE SIMULATION CONSIDERING PHASE CHANGE DUE TO DEPRESSURIZATION / MÔ PHỎNG DÒNG HAI PHA CÓ XEM XÉT SỰ CHUYỂN PHA DO GIẢM ÁP II. ASSIGNMENTS AND CONTENTS: Assignment: Simulate the flashing phenomena in two-phase flow using the Super Moby-Dick nozzle experiment.

Contents: • Identify the type of solution convergence, evaluate mesh quality and Y plus effect to choose the suitable mesh. • Evaluate the suitable turbulence model for the flashing flow phenomena. • Appraise the inlet turbulence intensity effect on simulation results. • Compare and discuss simulation results of pressure and void fraction to experiment.

• Evaluate the bubble number density influence on pressure and void fraction. • Explain the physical behavior of the flashing flow phenomena by the global and local void fraction sections. ASSIGNMENT DELIVERING DATE (based on the Decision on Assignments Delivering): September 05, 2022. ASSIGNMENT COMPLETING DATE (based on the Decision on Assignments Delivering): December 18, 2022.

Dang Le Quang. Ho Chi Minh City, December 16, 2022 INSTRUCTOR HEAD OF DEPARTMENT (Full name and signature) (Full name and signature) DEAN OF FACULTY OF TRANSPORTATION ENGINEERING (Full name and signature) v Acknowledgements First of all, I would like to express my deep gratitude to my family, who have supported me throughout my studies. During the thesis process, my family has always been by my side, supported and motivated me, which gives me more positive energy to successfully complete this master’s thesis. Next, I would like to thank Mr.

Dang Le Quang (Dr. Dang Le Quang) for his enthusiastic guidance, provided helpful documents and tools to help me complete my master’s thesis well. He was the one who has guided enthusiastically, spent time on supporting and helping me in disorientation times. Finally, I want to thank myself for constantly working hard every day to gain the right knowledge to solve this problem and complete the master’s thesis.

Student Luong Huynh Dang Khoa iii Abstract The master’s thesis aims to simulate the flashing flow phenomena inside a nozzle called “Super Moby-Dick” nozzle in high temperature and pressure difference between inlet and outlet conditions applying the proposed phase change model in Ref. Based on the most optimal chosen mesh with slip model approach, and the combination of mixture model and mixed phase change model UDF code, the simulation provides interested information about the two-phase flashing flow behavior by results of pressure along nozzle, global and detailed local void fraction, as well as, the effect of bubble number density to pressure and void fraction. A good agreement of different average mass flow rate among inlet, outlet and experiment below 2.6% by using the standard K-ω turbulence model with Low- Re correction, and the closest pressure along nozzle profile compared to the experiment in almost points are achieved. Besides, the discussion of the effect of bubble number density parameter to pressure and global void fraction are presented.

Finally, the detailed explanation of two-phase flashing flow behavior based on the simulation results of the global average void fraction and the local average void fraction in 8 sections along nozzle are discussed carefully in the thesis. iv Tóm tắt luận văn Mục tiêu của đề tài luận văn thạc sĩ là mô phỏng ứng xử hiện tượng “flashing flow” của dòng chảy hai pha bên trong vòi phun “Super Moby-Dick” trong điều kiện nhiệt độ cao và chênh lệch áp suất cao giữa đầu vào và đầu ra áp dụng mô hình chuyển pha được đề xuất trong bài báo [1]. Dựa trên mô hình lưới được chọn tối ưu nhất với cách tiếp cận mô hình trượt và sự kết hợp giữa mô hình hỗn hợp và bộ mã UDF về mô hình chuyển pha hỗn hợp, kết quả mô phỏng đã cung cấp các thông tin quan trọng về ứng xử của hiện tượng “flashing flow” của dòng chảy hai pha bằng kết quả của áp suất dọc theo vòi, tỉ lệ hơi toàn cục và tỉ lệ cục bộ tại nhiều vị trí dọc trục, cũng như ảnh hưởng của mật độ bong bóng đến áp suất và tỉ lệ hơi. Mô phỏng cung cấp giá trị sai số lưu lượng khối lượng trung bình giữa đầu vào, đầu ra và thí nghiệm dưới 2,6% bằng cách sử dụng mô hình rối K-ω tiêu chuẩn với chức năng hiệu chỉnh Low-Re, và đường áp suất dọc theo trục khớp với giá trị thực nghiệm ở hầu hết các điểm.

Ngoài ra, phần thảo luận về ảnh hưởng của tham số mật độ bong bóng đến áp suất và tỷ lệ hơi toàn cục cũng được trình bày trong luận văn. Cuối cùng, phần giải thích chi tiết về ứng xử của hiện tượng “flashing flow” của dòng chảy hai pha dựa trên kết quả mô phỏng của tỉ lệ hơi trung bình toàn cầu và tỉ lệ hơi cục bộ thông qua 8 mặt cắt dọc theo trục được trình bày cẩn thận trong luận án. v Commitment I confirm that: - This is my master’s thesis. - The data and results stated in the thesis are honest and have never been published in any other researches.

- The quotations and results used for comparison in the thesis are all cited and have the highest accuracy to the extent of my knowledge. Student Luong Huynh Dang Khoa vi Table of Contents Acknowledgements. iv Tóm tắt luận văn. vi Table of Contents.

vii List of Figures. xi List of Tables. 1 INTRODUCTION AND LITERATURE REVIEW .3 Objectives and scope of study .2 Numerical study reviews .1 Homogeneous equilibrium (HEM) models .2 Non-homogeneous equilibrium (NHEM) models .3 Homogeneous non-equilibrium (HNEM) models .4 Non-homogeneous non-equilibrium (NHNEM) models .3 Computational fluid dynamics (CFD) models .1 Thermal phase-change models .2 Pressure phase-change models .3 Mixed phase change model .5 Outline of the thesis. 16 FLASHING FLOW PHENOMENA AND MATHEMATICAL MODEL .1 Super Moby-Dick experiment .2 Super Moby-Dick nozzle test section .2 Flashing flow phenomena .2 Axial momentum conservation equation .3 Radial momentum conservation equation .6 Phase change model.

29 CHOSEN PHASE CHANGE MODEL .1 BNL nozzle experiment.1 Mass flow rate .2 Pressure along nozzle .3 Average vapor fraction along nozzle. 34 SIMULATION OF FLASHING PHENOMENA IN THE SUPER MOBY- DICK NOZZLE .4 Boundary conditions and method .1 Solution convergence type identification .2 Mesh convergence evaluation .2 Grid convergence index test .4 Pressure profile analysis .5 The effect of bubble number density on pressure analysis .6 Inlet turbulent intensity analysis.7 Average void fraction analysis .1 Global average void fraction profile .2 The effect of bubble number density on void fraction. 61 CONCLUSION AND FURTHER DEVELOPMENT .1 Numerical results conclusion. Mass Transfer UDF Code.

Experimental Pressure Data. Experimental Void Fraction Data. Y Plus Comparison Data. 74 x List of Figures Figure 2.1: Super Moby-Dick experiment setup [48] .2: The Super Moby-Dick nozzle geometry [48] .3: Moby-Dick nozzle geometry [48].4: Measured pressure chart [48] .5: Cross-sectional average void fraction .6: Measured void fraction chart [48] .7: Flashing flow behavior: (a) thermodynamic diagram of phase change of water with equilibrium assumption and (b) start of vaporization [1] .1: Vertical circular convergent-divergent nozzle geometry [3] .2: Absolute pressure at nozzle axis comparison.3: Average vapor fraction comparison .1: Nozzle geometry separated sections .2: Moby-Dick meshing .4: Water and vapor properties at saturation point .5: Scaled residuals chart .6: Mass flow rate trend line chart .7: Pressure at throat .8: Velocity at throat .9: Velocity section positions .10: Velocity profile comparison at section 2 of mesh 4 .11: Pressure Profile comparison .12: Pressure comparison among K-ω models .13: Velocity contour with the turbulence Standard K- ω (Low-Re correction) model.14: Pressure profile with the turbulence Standard K-ω (Low-Re correction) model.15: Pressure comparison of bubble number density values .16: Average void fraction profile with the turbulence Standard K-ω (Low-Re correction) model .17: Void fraction contour .18: Mixture fluid density contour .19: Mixture velocity contour .20: Average void fraction at nozzle axis.21: Average void fraction of bubble number density values .22: Local average void fraction sections .23: Turbulent kinetic energy contour .24: Average void fraction section profiles .1: Velocity profile comparison at section 1 of mesh 1 .2: Velocity profile comparison at section 2 of mesh 1 .3: Velocity profile comparison at section 3 of mesh 1 .4: Velocity profile comparison at section 1 of mesh 2 .5: Velocity profile comparison at section 2 of mesh 2 .6: Velocity profile comparison at section 3 of mesh 2 .7: Velocity profile comparison at section 1 of mesh 3 .8: Velocity profile comparison at section 2 of mesh 3 .9: Velocity profile comparison at section 3 of mesh 3 .10: Velocity profile comparison at section 1 of mesh 4 .11: Velocity profile comparison at section 2 of mesh 4 .12: Velocity profile comparison at section 3 of mesh 4.

79 xiii List of Tables Table 1: Numerical models overview [8]. 5 Table 2: Experiment conditions. 17 Table 3: Moby-Dick geometry parameters. 18 Table 4: BNL working condition.

29 Table 5: Boundary conditions. 30 Table 6: BNL Ansys Fluent method. 30 Table 7: Numerical approach list. 30 Table 8: Mass flow rate comparison.

31 Table 9: Nozzle section dimension. 34 Table 10: Meshing information. 35 Table 11: Meshing quality information. 36 Table 12: Material properties.

37 Table 13: Boundary conditions. 37 Table 14: Method setup information. 38 Table 15: First cell height of mesh information. 41 Table 16: Grid convergence index information.

43 Table 17: Turbulence K-ε models’ comparison. 44 Table 18: Turbulence K-ω models’ comparison. 45 Table 19: Mass flow rate comparison of bubble number density values. 50 Table 20: Turbulent intensity comparison.

51 xiv INTRODUCTION AND LITERATURE REVIEW 1.1 Introduction Venturi nozzles are used widely in industrial environments nowadays, that can be easily found in industrial pipe systems, steam engines, jet engines, etc. It is a fact that erosion is a quite common issue in the pipe systems and could be seen as one of the most long-term potential risks that cause serious damages to the system. High-pressure gas, steam and oil leaks or broken pipe due to critical due to severe cracks are possible bad consequences that could be happened once the erosion occurs. Some important factors related to the erosion include the material of pipe, water velocity and pressure, etc.

When the water flows under high velocity and pressure working conditions, the erosion of pipe walls trends to accelerate generally due to the increased friction rate between dissolved solids in the water and the inner pipe walls.