Simulação acoplada CFD-DEM de reatores nucleares de leito fluidizado

• Autor(a) principal: Almeida, Lucilla Coelho de
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRJ
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11422/13735
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA NUCLEAR; CFD; DEM; Reatores nucleares; Leitos fluidizados; Transferência de calor

Dentre as vantagens dos reatores nucleares do tipo leito fluidizado, a transferência de calor e mistura aprimoradas, a vazão do fluido refrigerante como um mecanismo de controle adicional e a possibilidade de remover o combustível do núcleo por gravidade no caso de um acidente se destacam. A modelagem acurada das partículas e do fluido é necessária para avaliar de forma confiável a eficiência termo-hidráulica e a margem de segurança desses reatores. Este trabalho apresenta um acoplamento CFD-DEM usando uma formulação de condução de calor melhorada para partículas esféricas. As partículas são tratadas como uma fase discreta, seguindo a abordagem DEM, enquanto o fluido é tratado como uma fase contínua, descrito pelas equações de Navier-Stokes promediadas no volume da célula. Em vez de aproximar a temperatura da superfície pela temperatura média da partícula como na abordagem de parâmetros concentrados clássica, desenvolveu-se um modelo aprimorado que relaciona a temperatura média da partícula com a temperatura e o fluxo de calor na superfície usando aproximações do tipo Hermite para integrais. Casos simples foram utilizados para validar a metodologia de acoplamento proposta. O método foi então aplicado à simulação de um leito fluidizado borbulhante do tipo Geldart D. Os resultados obtidos foram comparados com dados experimentais de pressão e velocidade, mostrando boa concordância. Os resultados de temperatura mostram que a suposição da temperatura uniforme pode influenciar o cálculo da transferência de calor entre as partículas e, portanto, prever temperaturas menores do que as reais no leito.