Estudio Experimental y Numérico sobre las Características del Movimiento de Burbujas en un Canal Estrecho
Autores: Tang, Borong; Wang, Shenfei; Liu, Fang; Niu, Fenglei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Estudio Experimental y Numérico sobre las Características del Movimiento de Burbujas en un Canal Estrecho
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Nuclear
Palabras clave
Placa
Elementos de combustible
Canales estrechos
Burbujas
Experimental
Simulaciones
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
Los elementos de combustible en forma de placa, conocidos por su estructura compacta y su eficiente refrigeración, se utilizan comúnmente en el núcleo de los reactores nucleares. En estos reactores, los canales de refrigerante están diseñados como estrechas hendiduras rectangulares. El comportamiento de las burbujas en canales estrechos difiere significativamente del de los canales convencionales. Este artículo investiga el ascenso vertical de burbujas en canales de hendidura estrecha. Se construyó un banco de pruebas experimental de flujo bifásico gas-líquido utilizando tableros de acrílico transparente. Una cámara de alta velocidad capturó el proceso de formación de burbujas durante la inyección de gas, y se utilizó un código implementado en Matlab para procesar las imágenes. Se realizaron simulaciones numéricas con software CFD bajo condiciones idénticas y se compararon con los resultados experimentales, mostrando una buena concordancia. Los resultados muestran que las velocidades de movimiento de las burbujas experimentales y simuladas están en buena concordancia. En los experimentos de este artículo, cuando el ancho de la hendidura estrecha es inferior a 3 mm, las paredes laterales ejercen una influencia pronunciada en la dinámica del ascenso de las burbujas, alterando notablemente tanto el perfil de velocidad como la trayectoria del ascenso de las burbujas. A medida que la tasa de flujo de inyección de gas aumenta gradualmente, la velocidad de ascenso de las burbujas y la trayectoria cambian de patrones regulares a oscilatorios.
Descripción
Los elementos de combustible en forma de placa, conocidos por su estructura compacta y su eficiente refrigeración, se utilizan comúnmente en el núcleo de los reactores nucleares. En estos reactores, los canales de refrigerante están diseñados como estrechas hendiduras rectangulares. El comportamiento de las burbujas en canales estrechos difiere significativamente del de los canales convencionales. Este artículo investiga el ascenso vertical de burbujas en canales de hendidura estrecha. Se construyó un banco de pruebas experimental de flujo bifásico gas-líquido utilizando tableros de acrílico transparente. Una cámara de alta velocidad capturó el proceso de formación de burbujas durante la inyección de gas, y se utilizó un código implementado en Matlab para procesar las imágenes. Se realizaron simulaciones numéricas con software CFD bajo condiciones idénticas y se compararon con los resultados experimentales, mostrando una buena concordancia. Los resultados muestran que las velocidades de movimiento de las burbujas experimentales y simuladas están en buena concordancia. En los experimentos de este artículo, cuando el ancho de la hendidura estrecha es inferior a 3 mm, las paredes laterales ejercen una influencia pronunciada en la dinámica del ascenso de las burbujas, alterando notablemente tanto el perfil de velocidad como la trayectoria del ascenso de las burbujas. A medida que la tasa de flujo de inyección de gas aumenta gradualmente, la velocidad de ascenso de las burbujas y la trayectoria cambian de patrones regulares a oscilatorios.