Simulación Computacional de Flujos Multifásicos Utilizando el Modelo Euleriano en Problemas Dominados por la Boyancia de la Fase Dispersa

Abstract

En la industria nuclear, los flujos multifásicos juegan un papel preponderante, y su comprensión es de gran importancia para garantizar un correcto modelado de aquellos proceso donde intervienen. Históricamente la asistencia computacional a sido exclusiva de los conocidos códigos de sistema. Estos permiten resolver de forma simplificada la termohidráulica, la neutrónica y el control de planta involucrados; pero se limitan a una descripción macroscópica de los fenómenos, valiéndose de correlaciones empíricas para describir estos flujos. Mediante la utilización de la dinámica de fluidos computacional (CFD) es posible predecir flujos multifásicos con una resolución espacial mucho mas detallada, permitiendo de esta forma aportar una nueva herramienta que se complemente con los códigos de sistema. La contribución de este trabajo se centra en estudiar los flujo multifásicos mediante un modelo Euleriano utilizando la plataforma OpenFOAM(R). De esta forma, se han realizado simulaciones transitorias de modelos 2D y 3D para diferentes casos de validación analizando enfáticamente la sensibilidad de las fuerzas interfaciales (drag, lift, dispersión turbulenta y masa virtual), ademas de los efectos de dispersión y de turbulencia. Se ha estudiado también los diferentes patrones de flujos para una amplia gama de velocidades superficiales de la fase gaseosa, destacando la importancia de elegir correctamente los modelos de arrastre de acuerdo al tamaño de las burbujas. Los resultados obtenidos del CFD se compararon con lo reportado en forma experimental como así también con los modelos utilizado en los códigos de sistemas termohidráulicos.