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Estadísticas de turbulencia de dos fases a partir de simulaciones de flujo de gotas dispersas de alta fidelidad en un subcanal de reactor de agua presurizada (PWR) con aletas de mezcla

Autores: Saini, Nadish; Bolotnov, Igor A.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

Estadísticas de turbulencia de dos fases a partir de simulaciones de flujo de gotas dispersas de alta fidelidad en un subcanal de reactor de agua presurizada (PWR) con aletas de mezcla


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Regimen de ebullición por película de flujo disperso
Dinámica de gotas
Turbulencia
Rejillas separadoras
Palas de mezcla
Computación de alto rendimiento

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
En el régimen de ebullición por película en flujo disperso (DFFB), que existe bajo condiciones de post-LOCA (pérdida de refrigerante) en reactores de agua a presión (PWR), hay una compleja interacción entre la dinámica de las gotas y la turbulencia en el vapor circundante. Los experimentos han acreditado una importancia particular a la colisión de gotas con las rejillas separadoras y las estructuras de palas de mezcla y su consecuente retroalimentación positiva a la transferencia de calor registrada en la vecindad inmediata aguas abajo. Habilitado por sistemas de computación de alto rendimiento (HPC) y un solucionador de flujo basado en elementos finitos masivamente paralelo -PHASTA (Análisis Transitorio Adaptativo Jerárquico Paralelo Estabilizado)- este trabajo presenta simulaciones adiabáticas de alta fidelidad en un subcanal de PWR con rejillas separadoras y palas de mezcla. Las condiciones de flujo seleccionadas para las simulaciones se informan a partir de los datos experimentales encontrados en la literatura, incluyendo el número de Reynolds del vapor y el número de Weber de colisión (Wec={40,80}), y son características del régimen DFFB. Se recopilaron datos de las simulaciones a una resolución sin precedentes, lo que proporciona información detallada sobre las estadísticas de turbulencia de la fase continua, destacando los efectos de la presencia de gotas y el efecto comparativo de diferentes números de Weber en la turbulencia del vapor circundante. Además, se analizó la evolución axial de la dinámica de las gotas a través de cantidades promediadas en sección transversal, incluyendo el volumen de las gotas, el área de superficie y el diámetro medio de Sauter (SMD). Los valores de SMD aguas abajo concuerdan bien con las correlaciones empíricas existentes para el rango seleccionado de Wec. Se espera que el repositorio de datos de alta resolución de las simulaciones aquí presentadas sea significativo para guiar el desarrollo de modelos para códigos térmicos hidráulicos a nivel de sistema.

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