Modelado computacional multiescala en mecánica de fluidos aplicado a producción energética

Multiscale computational modeling in fluid mechanics for energy production applications

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Director: Cantero, Mariano Ignacio Unidad académica: Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro Proyecto de: SIIP UNCuyo06/C557 Duración del proyecto: 2019-2021 Integrantes del equipo: Arnica, Daniela Lucía Colaborador/a Zúñiga, Santiago Luciano Becario/a Dari, Enzo Alberto Co-director/a Fogliatto, Ezequiel Oscar Investigador/a Martorana, Julia Victoria Becario/a Córdoba Estrada, Paola Andrea Investigador/a

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Resumen:

La industria de producción energética demanda el estudio de sistemas fluídicos complejos. De particular interés para este plan de trabajo son las aplicaciones en las industrias nuclear y de hidrocarburos. Los problemas de interés en esta temática que se proponen estudiar en el presente plan de trabajo involucran flujos multi-escala, con un amplio rango de escalas temporales y espaciales. Los factores principales que aportan a la existencia de múltiples escalas son la turbulencia y la presencia de múltiples fases. En muchos componentes termohidráulicos de reactores nucleares coexisten fases líquida y gaseosa. Por ejemplo, en el diseño del reactor RA-10 por la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) se incluye un sistema de parada por vaciado del tanque reflector, y el desplazamiento del agua pesada por el gas de cobertura asegura la parada del reactor. Otro ejemplo de relevancia es la prospección petrolera off-shore, donde la estructura rocosa y permeabilidades de los depósitos de petróleo son de vital importancia. Estas características de los depósitos están completamente dictadas por la dinámica de deposición de sedimentos en suspensión transportados en régimen turbulento por el agua de mar. La existencia de incertidumbre en los procesos involucrados en fenomenologías como las mencionadas en los ejemplos anteriores hacen que la caracterización detallada (experimental y/o numérica) de estos sistemas multi-escala sea muy dificultosa y todavía un gran desafío. En este plan de trabajo se proponen desarrollar modelos computacionales para la simulación de sistemas fluídicos multi-escala empleando la técnica de simulación directa de turbulencia (DNS por su sigla en Inglés).

Resumen en otro/s idioma/s:

The energy production industry demands the study of complex fluid systems. Of particular interest for this research project are the applications in the nuclear and hydrocarbon industries. The problems of interest for this research project involve multi-scale flows, with a wide range of temporal and spatial scales. The main factors that contribute to the existence of multiple scales are turbulence and the presence of multiple phases. In many nuclear reactor thermohydraulic components, liquid and gas phases coexist and flow under turbulent conditions. For example, the second shutdown system of reactor RA-10 (under design by the National Atomic Energy Commission - CNEA) is based on the drainage of the reflector tank, that is the fast displacement of the heavy water by the cover gas ensuring the reactor shutdown by neutron losses. Another example of relevance is offshore oil prospecting, where the rock structure and permeabilities of oil deposits are of vital importance. These characteristics of the deposits are completely dictated by the dynamics of deposition of suspended sediments transported in a turbulent regime by seawater. The existence of uncertainty in the processes involved in phenomenologies such as those mentioned in the previous examples makes the detailed characterization (experimental and / or numerical) of these multi-scale systems very difficult and still a great challenge. This research project proposes to develop computational models for the simulation of multi-scale fluid systems using the technique of direct turbulence simulation (DNS) focusing to the nuclear and hydrocarbon industries.

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Disciplinas:
Ingeniería

Descriptores:
INGENIERÍA NUCLEAR - ENERGÍA NUCLEAR - HIDROCARBURO - REACTOR NUCLEAR

Palabras clave:
Simulación directa de turbulencia