At Forsmarks Kraftgrupp AB (FKA) forces on pipe systems due to transient flow are frequently calculated as a step to verify their structural integrity. In nuclear industries these forces are often calculated with a one dimensional thermal-hydraulic analysis-code called RELAP5. When calculations regarding more complex geometries are needed, the three dimensional code Fluent is often used. This code is highly time consuming and requires large computational power.

This projects aim is to compare calculations of pressure, flow and forces carried out by RELAP5 and Fluent for an arbitrary pipe section during transient flow conditions. This has been accomplished by constructing a simple geometry for which a transient flow is simulated in both programs. Forces have been calculated via pressure difference over the pipe section and also by use of differentiated mass flow. In Fluent k-ω SST and VLES turbulence models have been used and also two different numerical schemes in order to investigate their influence on the results.

The results show that forces calculated with RELAP5 and Fluent are in parity. Small differences in mass flow and pressure appear when comparing between the codes. This probably stem from different handling of losses in RELAP5 and Fluent. The differences have no effect on forces calculated since the differentiated mass flow and pressure difference used are equivalent for both codes. 

Vid Forsmarks Kraftgrupp AB (FKA) beräknas ofta krafter i rörsystem uppkomna av transienta flöden som ett steg i att verifiera systemens strukturella integritet. Inom kärnkraftsindustrin används vanligen det endimensionella termohydrauliska analysprogrammet RELAP5 vid utförande av transienta rörflödesberäkningar. Vid beräkningar med en mer komplex geometri använder FKA bl a det tredimensionella programmet Fluent. Detta program är generellt tidskrävande samt ställer stora krav på datorkapacitet.

Målet med projeketet är att jämföra beräkningar av tryck, flöden och krafter, utförda med RELAP5 och Fluent, på en godtycklig rörsektion under transienta flödesvillkor. Ett transient flöde i en enklare geometri har simulerats i både RELAP5 och Fluent. Krafter har beräknats med två olika metoder, dels med tryckskillnad över rörsektionen samt även med massflödesderivatan. I Fluent har turbulensen modellerats med k-ω SST och VLES,två olika numeriska scheman har även använts för undersökning av dess påverkan på resultaten.

Resultaten visar att krafter som beräknats med RELAP5 och Fluent är i paritet med varandra. Generellt är det små skillnader vid jämförelse av massflöde och tryck mellan programmen. Dessa bedöms härröra från olika behandling av förluster i RELAP5 och Fluent. Skillnaderna har ingen inverkan på de beräknade krafterna eftersom massflödesderivatan och tryckdifferensen som används är likvärdiga för båda programmen.