Use este identificador para citar o ir al link de este elemento:
http://hdl.handle.net/1843/MDAD-7W7P9M| Tipo: | Dissertação de Mestrado |
| Título: | Modelagem numérica com validacao experimental de escoamento através do bocal inferior de um elemento combustível nuclear |
| Autor(es): | Andre Augusto Campagnole dos Santos |
| primer Tutor: | Geraldo Augusto Campolina Franca |
| primer Co-tutor: | Moyses Alberto Navarro |
| primer miembro del tribunal : | Moyses Alberto Navarro |
| Segundo miembro del tribunal: | ARISTEU SILVEIRA NETO |
| Tercer miembro del tribunal: | Rudolf Huebner |
| Resumen: | O programa comercial de CFD, o ANSYS CFX 10.0, foi utilizado para definir um procedimento numerico com a finalidade de avaliar a perda de carga em escoamento permanente, incompressivel e adiabatico atraves do Bocal inferior Padrao (BP) do elemento combustivel deum reator nuclear. Os resultados numericos foram comparados a resultados experimentais de perda de carga obtidos no Circuito Hidrodinamico do Reator (CHR) do Centro Tecnologico da Marinha (CTMSP). Inicialmente foram realizados estudos em placas perfuradas, geometria predominante no BP, aplicando-se simetria de 1/8 para determinar parametros otimos de malha e o modelo de turbulencia mais adequado. Os modelos de turbulencia RANS de duas equacoesk-Ã, k-Ö e SST foram avaliados. A influencia dos chanfros nos orificios da placa perfurada do BP, de uma folga entre o BP e o canal de escoamento presente nos experimentos, e da geometria que antecede a secao de testes tambem foram avaliadas. As simulacoesconfirmaram que a presenca dos chanfros provoca uma grande reducao da perda de carga (~40%) e do comprimento de recuperacao da pressao na placa perfurada. A folga provoca uma reducao de ~5% na perda de carga devido ao escoamento proximo da parede e ao aumento da secao transversal do canal. O aumento de malha impediu, devido a limitacoes computacionais, que a folga fosse simulada no BP, mas uma compensacao na vazao devido ao aumento da secao transversal foi aplicada. Foi constatado que a geometria que antecede a secao de testes promove uma nao uniformidade nos perfis de velocidade e de turbulencia que acarretam em reducao de ~ 4% na perda de carga atraves da placa perfurada. A presenca desta geometria foi omitida nomodelo final da simulacao do BP por impossibilitar que a simetria de 1/8 fosse aplicada, o que impediria a simulacao. O BP foi entao simulado em simetria de 1/8 com os modelos de turbulencia k-Ã e SST para todas as condicoes experimentais, com perfis uniforme de velocidade e turbulencia na entrada do canal. Os resultados de perda de carga obtidos com o modelo SST e k-Ã foram em media ~19% e ~10% maiores, respectivamente, do que os obtidos experimentalmente. As discrepancias observadas podem ser associadas principalmente assimplificacoes, realizadas devido a limitacoes computacionais, que mostraram uma tendencia de reducao na perda de carga calculada. Este trabalho devera subsidiar o desenvolvimento de um elemento combustivel nuclear avancado em curso na INB. |
| Abstract: | The commercial CFD program, ANSYS CFX 10.0, was used to define a numerical procedure to evaluate the pressure drop in a permanent, incompressible and adiabatic flow through the standard Bottom end Piece (BP) of a nuclear fuel assembly. The numerical results were compared to experimental pressure loss results obtained at the Reactor Hydrodynamic Circuit (CHR) of the Centro Tecnológico da Marinha (CTMSP). Initial studies on 1/8 symmetry perforated plates, which are the predominant geometry of the BP, were performed to define the optimal mesh parameters and adequate turbulence model. The RANS two equations turbulence models k-e, k-. and SST were assessed. The influences of the chamfers of the BPs perforated plate orifices, of a gap between the BP and the duct present in the experiments, and of the geometry upstream of the test section were also appraised. The simulations confirmed that the presence of chamfers causes a drastic reduction of both pressure loss (~40%) and pressure recuperation length. The gap causes a reduction of ~5% of the pressure loss due toboth the flow near the wall and the increase of the cross section area of the duct. The increase in the mesh prevented, due to computational limitations, the simulation of the gap with the BP, but a compensation of the mass flow due to the increase of the cross section area was applied. It was observed that the geometry upstream of the test section promotes a nonuniform velocity and turbulence profiles that cause a ~4% reduction of the pressure loss at the perforated plate. The presence of this upstream geometry was omitted in the final BP simulation model for it disables the use of a 1/8 symmetry, which would prevent the simulation. Then a 1/8 symmetry of the BP was simulated with the turbulence models k-e and SST for all experimental conditions, applying a uniform profile of velocity and turbulence at the inlet. The pressure loss results obtained with the SST and k-e models were in average ~19% and ~10% higher, respectively, than the experiments. The discrepancies observed can be mainly associated to the simplifications, performed due to computational limitations, that shown a tendency to reduce the calculated pressure loss. This work shall support the development of a new advanced nuclear fuel element at INB. |
| Asunto: | Engenharia mecânica |
| Idioma: | Português |
| Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Sigla da Institución: | UFMG |
| Tipo de acceso: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/MDAD-7W7P9M |
| Fecha del documento: | 11-ene-2008 |
| Aparece en las colecciones: | Dissertações de Mestrado |
archivos asociados a este elemento:
| archivo | Descripción | Tamaño | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| disserta__o___andr__augusto_campagnole_dos_santos.pdf | 5.51 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
Los elementos en el repositorio están protegidos por copyright, con todos los derechos reservados, salvo cuando es indicado lo contrario.