From the direct numerical simulation to system codes : perspective from the multi-scale analysis of LWR thermohydraulics

De la simulación numérica directa a los códigos de sistema : una perspectiva desde el análisis multiescala de termohidráulica LWR

Un análisis multiescala de la termohidráulica de un reactor enfriado por agua se puede utilizar para aprovechar el poder computacional creciente y diversas herramientas de simulación mejoradas, tales como la simulación numérica directa, la dinámica de fluidos computacional (ambas en medios porosos y abiertos) y los códigos termohidráulicos de sistema. En este documento se presenta una estrategia general para este procedimiento aplicado a diversas escalas termohidráulicas. Se muestra un breve estado del arte para cada escala y se define el papel de esta en el proceso global de análisis multiescala.

Simulación numérica de la dinámica de plumas térmicas en régimen laminar y turbulento

Numerical simulation of heat pulse dynamics in laminar and turbulent regimes

Las plumas e impulsos térmicos son fenómenos físicos donde una cierta cantidad de calor es liberada continua o repentinamente a un fluido. Su estudio tiene gran relevancia en los modelos de dispersión de contaminación atmosférica y predicción de flujo del humo en incendios.

Experimentalmente, las plumas térmicas son generadas a través de diversos métodos. El más común de todos implica insertar una resistencia eléctrica dentro de un fluido (agua, aire...). La temperatura que genera la resistencia produce una variación en la densidad, con lo que se produce el movimiento. Existen métodos más complejos que permitirían conseguir el efecto de fuente puntual mediante un calentamiento óhmico de dos electrodos ubicados dentro de un fluido. El principal parámetro que caracteriza la intensidad de la boyancia es el número de Grashof o, en su defecto, el número de Rayleigh.

Esta investigación tuvo como objetivo estudiar la dinámica de plumas térmicas en régimen laminar, (a través de simulación numérica directa) y turbulento (mediante el modelo k-ε de turbulencia). Para esto, se simuló el fenómeno como un fluido dentro de una cavidad cuadrada con un electrodo metálico en una de sus caras. El electrodo recibió una inyección de potencia a través de la base, lo que produjo una variación en las temperaturas, desembocando en una boyancia inducida. Las simulaciones se llevaron a cabo en el software CFD Fluent v6.3.

A direct numerical simulation-based analysis of entropy generation in turbulent premixed flames

Un análisis basado en simulación numérica directa de la generación de entropía en llamas premezcladas turbulentas

En esta investigación se empleó una base de datos de química de un solo paso compresible y simulación numérica directa (DNS) de llamas premezcladas de propagación libre con el fin de analizar distintos mecanismos de generación de entropía. La entropía creada gracias a la disipación viscosa dentro de las llamas fue despreciable en comparación con los otros mecanismos de generación. Se encontró que la producción de entropía aumenta de forma significativa debido a la turbulencia; asimismo, las magnitudes relativas de tal incremento y las tasas de combustión bajo condiciones de turbulencia determinan en última medida el valor de la eficiencia de la segunda ley de turbulencia en comparación con los valores laminares correspondientes.