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Type: Dissertação
Title: Simulação CFD de transferência de calor conjugada convecção natural-condução em uma cavidade semicircular contendo um fluido com geração de calor interna
Author(s)/Inventor(s): Arruda, Wallthynay Ferreira de
Advisor: Jian, Su
Abstract: Após o acidente de Fukushima, há um claro progresso em estudos e pesquisas envolvendo segurança em usinas nucleares para evitar acidentes com degradação total ou parcial do núcleo do reator, conhecido como acidente severo. Com o propósito de garantir a integridade física do vaso de pressão do reator, em caso de acidente severo, o objetivo desta dissertação é investigar a transferência de calor conjugada em um fluido com geração interna de calor em uma cavidade semicircular com condução de calor na parede sólida e quantificar os efeitos da espessura (b) em razão ao diâmetro (D) e a razão entre a condutividade térmica do sólido e do fluído (K). A condição isotérmica de contorno é imposta na superfície externa da parede da cavidade. Para comparação, também é simulada a convecção natural não conjugada na cavidade semicircular, com a condição de contorno isotérmica imposta na superfície interna da cavidade. As simulações computacionais bidimensionais foram realizadas utilizando o software comercial ANSYS FLUENT v.18.2, em regime laminar, para fluidos com números de Prandtl igual a 0,032, 0,71 e 7,01 em uma cavidade semicircular com e sem parede espessa, realizando assim uma comparação e analisando sua importância ao problema. Os resultados para o caso não conjugado mostraram que os números médios de Nusselt na superfície superior da cavidade semicircular estavam em concordância com as correlações de Mayinger et al (1976) e Kulacki e Emara (1975). O número médio de Nusselt na superfície inferior da cavidade semicircular estava em excelente concordância com Mayinger et al. (1976). Para o caso conjugado, os números médios de Nusselt estavam em concordância com o estudo do Liaqat e Baytas (2001) na faixa do Ra = 10 6 a Ra = 10 10.
Abstract: Following the Fukushima accident, there is clear progress in studies and researches involving safety in nuclear power plants to prevent accidents with total or partial degradation of the reactor core, known as a severe accident. In order to ensure the physical integrity of the reactor pressure vessel in the event of a severe accident, the aim of this dissertation is to investigate the conjugate heat transfer in a fluid with internal heat generation in a semicircular cavity with heat conduction in the wall and quantify the effects of thickness (b) on diameter (D) and a reason of solid and fluid thermal conductivity (K). Isothermal conduction of the boundary is imposed on the outer surface of the cavity wall. For comparison, unconjugated natural convection in the semicircular cavity is also simulated, with the isothermal boundary condition imposed on the cavity’s inner surface. Two-dimensional computer simulations were performed using the ANSYS FLUENT v.18.2 commercial software for laminar flow. With Prandtl numbers equal to 0.032, 0.71 and 7.01 in a semicircular cavity with and without thick wall, thus making a comparison and analyzing its importance to the problem. The results for the unconjugated case showed that the mean numbers of Nusselt on the upper surface of the semicircular cavity were in agreement with the correlations of Mayinger et al (1976) and Kulacki and Emara (1975). The mean number of Nusselt on the lower surface of the semicircular cavity was in excellent agreement with Mayinger et al. (1976). For the conjugated case, the average numbers of Nusselt were in line with the study by Liaqat and Baytas (2001) in the range of Ra = 10 6 a Ra = 10 10.
Keywords: Acidente nuclear
Dinâmica dos fluídos computacional
Transferência de calor
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA NUCLEAR::TECNOLOGIA DOS REATORES
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Nuclear
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Nov-2019
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Engenharia Nuclear

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