Anàlisi tèrmic amb OpenFOAM® d'un forn de flux de neutrons per tal d'estudiar els gradients tèrmics de la mostra
Tipus de documentProjecte/Treball Final de Carrera
Data2015-10
Condicions d'accésAccés obert
Llevat que s'hi indiqui el contrari, els
continguts d'aquesta obra estan subjectes a la llicència de Creative Commons
:
Reconeixement-NoComercial-SenseObraDerivada 3.0 Espanya
Abstract
En l'institut LaueLangevin (ILL, Grenoble), centre d'investigació per a la ciència i la
tecnologia amb neutrons, es realitzen, entre altres experiments, experiments de difracció de
neutrons per tal d'estudiar l'estructura dels materials. Aquests experiments es realitzen en el
difractòmetre D4. Per tal d'obtenir resultats vàlids en els susdits experiments, és important
que la mostra estudiada tingui una estructura interna uniforme i, per això, cal que la mostra
no presenti grans gradients tèrmics a determinades temperatures.
Com ja va determinar Sergio Hernández Pascual en el projecte anomenat “Simulación
térmica de un horno de flujo neutrónico a fin de analizar la magnitud de los gradientes
térmicos de la muestra”, fent ús d'un programa comercial per a simulacions tèrmiques
(ESATAN®), aquests gradients existeixen i poden ser pal∙liats.
Aquest projecte valida el software lliure OpenFOAM® com a programa apte per a la
resolució del problema mencionat, amb els subsegüents avantatges i inconvenients que això
suposa. Com a avantatge principal es té la gratuïtat de la llicència d'ús del mencionat
software, la qual cosa permet un estalvi notable en llicències d'ús a l'empresa. Com a
principal contrapartida es té la gran dificultat que comporta l'aprenentatge de l'eina.
Mitjançant un conjunt de simulacions tèrmiques, realitzades amb OpenFOAM®, es
determina, en primer lloc, la magnitud del gradient tèrmic de la mostra en determinades
situacions. Tot seguit, es detecten els factors crítics que determinen la magnitud del
gradient per tal de poder procedir a minimitzarlo.
Aquests factors son:
• Asimetria geomètrica respecte el pla horitzontal de l'instrument D4 que provoca
asimetria tèrmica en la mostra. Aquest fenomen causa, principalment,
◦ pèrdues tèrmiques de la mostra cap a la base
◦ un perfil de temperatures asimètric en el cilindre calefactor que afecta al perfil
tèrmic de la mostra
Per tal de minimitzar el gradient tèrmic de la mostra s'ha estudiat l'efecte de la reducció del
gruix del tub d'alúmina del suport de la mostra, reduint d'aquesta manera l'àrea de
transferència de calor per conducció del suport de la mostra. Aquesta mesura ha mostrat
resultats positius amb disminucions del gradient tèrmic de fins al 80% en algunes
situacions estudiades. L'efectivitat d'aquesta solució és molt alta, sobretot a temperatures
baixes i mitjanes de funcionament del dispositiu. No obstant, perd eficàcia a altes
temperatures de funcionament, arribant, fins i tot, a augmentar lleugerament el gradient
tèrmic de la mostra. Aquest inconvenient, però, podria ser pal∙liat, en cas que el gradient
fos contraproduent per l'estudi a realitzar, mitjançant l'extracció dels shields inferiors o,
també, fent ús del suport original d'alúmina.
ProvinençaAquest document conté originàriament altre material i/o programari no inclòs en aquest lloc web
TitulacióENGINYERIA INDUSTRIAL (Pla 1994)
Fitxers | Descripció | Mida | Format | Visualitza |
---|---|---|---|---|
Memoria.pdf | Memòria | 15,00Mb | Visualitza/Obre | |
Annex_ABC.pdf | Annexe 1/2 | 20,93Mb | Visualitza/Obre | |
Annex_D.pdf | Annexe 2/2 | 1,533Mb | Visualitza/Obre |