Thesis /

ROMDOC-THESIS-2016-153

CONTRIBUŢII LA MODELAREA ŞI SIMULAREA CFD A FENOMENELOR TERMOHIDRAULICE DIN CENTRALELE NUCLEARE

Nicolici, Ştefan
2012-07-23

Abstract: CONTRIBUŢII LA MODELAREA ŞI SIMULAREA CFD A FENOMENELOR TERMOHIDRAULICE DIN CENTRALELE NUCLEARE Rezumat (Ro) În această lucrare sunt prezentate realizările ştiinţifice efectuate pentru lucrarea de doctorat ce a avut ca a avut ca obiectiv general dezvoltarea şi testarea unor modele de simulare numerică a proceselor termohidraulice mono şi bifazice din componentele nucleare importante pentru (1) operarea în siguranţă a sistemelor de conducte şi echipamente, precum şi pentru (2) securitatea nucleară a reactorului CANDU 600. În primul capitol se prezintă motivaţia în tratarea acestui subiect într-o tezǎ de doctorat, împreunǎ cu implicaţiile studierii diverselor fenomene termohidraulice cu ajutorul metodelor numerice ca parte integrantǎ a analizelor de securitate. În Capitolul 2 sunt prezentate modelele fizice folosite în codurile CFD. Sunt introduse ecuaţiile de guvernare ale curgerii fluidelor, câteva noţiuni introductive despre turbulenţă şi modalităţile de implementare în analizele numerice. De asemenea, se prezintă o scurtă introducere în metodele de discretizare ale ecuaţiilor diferenţiale cu derivate parţiale cu ajutorul metodei volumului finit. Capitolul 3 are ca scop prezentarea capabilităţilor de modelare ale curgerilor mono şi multifazice aferente codurilor comerciale CFD. Două studii de caz sunt prezentate succint pentru fiecare topologie de curgere. În Capitolul 4 este dezvoltată o metodologie de evaluare a fenomenului de eroziune cu abur umed din sistemele de conducte ale centralelor nucleare, prin aplicarea succesivă a codurilor CFD şi FSI. Într-o primă etapă, interacţiunea dintre fluidul purtător (aer sau vapori) şi particule este rezolvată considerând cuplarea bi şi unidirecţională şi efectele turbulenţei fazei continue asupra particulelor prin forţa de dispersie. Cel de-al doilea pas cuprinde modelarea şi simularea interacţiunii fluid-structură ce apare în momentul impactului unei particule de lichid. O nouă metodă energetică a fost propusă pentru a determina rezistenţa la eroziune a materialelor considerând rezultatele simulării impactului. Obiectivul Capitolului 5 a fost simularea fenomenului de topire a debrisului format în vasul calandria în timpul unui accident sever postulat. Formarea piscinei de corium şi capabilităţile de răcire au fost studiate folosind codul Ansys Fluent. Două modele ce folosesc LES şi metodologia PECM adaptată reactorului CANDU evaluează transferul de căldură convectiv, conductiv şi radiativ. Rezultatele au arătat că în cazul asigurării răcirii peretelui calandriei, coriumul poate fi menţinut în interiorul vasului în timpul unui accident sever, marginile de securitate fiind suficient de mari. În ultima parte a lucrării, Capitolul 6, sunt prezentate concluziile generale şi contribuţiile originale ale tezei. CONTRIBUTIONS TO CFD MODELING AND SIMULATION OF THERMOHYDRAULIC PHENOMENA IN NUCLEAR POWER PLANTS Abstract (En) This paper presents the scientific results obtained during the doctoral research which had as overall objective the development and validation of numerical simulation methodologies for single and two-phase thermal-hydraulic phenomena from nuclear power plants installations important for (1) the safe operation of pipeline systems and equipments, and (2) the nuclear safety of CANDU600 reactor. The first chapter presents the motivation that stimulate to address this doctoral topic together with the implications of employing advanced numerical methods for various thermal-hydraulic phenomena in safety analyses. Chapter 2 presents the physical models used in the CFD codes. The governing equations of the fluid flow, the turbulence modeling and methods of numerical implementation are introduced. It also provides a brief introduction about discretization algorithms of the partial differential equations using finite volume method. Chapter 3 aims to present the modeling capabilities of the one-phase and multiphase flows related to commercial CFD codes. Two case studies are summarized for each flow topology. In Chapter 4 a methodology for assessment of wet steam erosion (Liquid Droplet Impingement Erosion) in the piping systems of nuclear power plants by applying CFD and FSI codes was developed. In a first step, the interaction between carrier fluid (air or vapor) and particles is solved by considering one-way and two-way coupling and the turbulence effects on particles dispersion force. The second step includes the modeling and simulation of the fluid-structure interaction that occurs when a fluid particle impacts the wall. A new energetic method was proposed to assess the erosion resistance of a material considering the impact simulation results. The objective of Chapter 5 was to model and simulate the debris melting phenomenon inside the Calandria vessel during a postulated severe accident. Corium pool formation and cooling capabilities were studied using Ansys Fluent code. Two models using LES and a modified PECM methodology evaluates convective, conductive and radiative heat transfer mechanisms inside the vessel. The obtained results showed that in the case of effective cooling of the Calandria vault water the corium can be well maintained inside the vessel during a severe accident, the safety margins being high enough. In the last part of the thesis the general conclusions and original contributions of the thesis are presented.

Keyword(s): Centrale nucleare -- Teză de doctorat ; Termohidraulică -- Teză de doctorat ; Mecanica fluidelor -- Teză de doctorat ; Hidrodinamică -- Modele matematice -- Teză de doctorat ; CANDU (Reactor nuclear) -- Siguranţă în exploatare -- Teză de doctorat
OPAC: See record in BC-UPB Web OPAC
Full Text: see files

Notices similaires

 

Les utilisateurs qui ont vu cette page ont aussi vu:

(282)  Optimizarea conceptuală şi operaţională a instalaţiilor chimice multiscop - Voinescu, Sorin - ROMDOC-BC_UPB-THESIS-2003-000000054 (267)  Scientific Bulletin Series C:Electrical engineering - ROMDOC-Journal-2007-003 (266)  Tehnologiile informării şi comunicării : suport de curs - Curta, Olimpia - ROMDOC-BOOK-2007-005 (264)  Managementul congestiilor în sistemele electroenergetice în prezenţa surselor regenerabile - Boambă, Claudia-Elena - ROMDOC-THESIS-2021-2325 (263)  Scientific bulletin Series B: Chemistry and Materials - ROMDOC-Journal-2007-002

 

Évaluer ce document:

Soyez le premier à noter ce document

Discuter ce document:

Commencer la discussion sur n'importe quel aspect de ce document.