Tok čez stopnico

Tok čez stopnico je eden izmed primerov turbulentnih tokov, ki ga je mogoče relativno enostavno proučevati tako eksperimentalno kot tudi numerično z računsko dinamiko tekočin. Na Odseku za reaktorsko tehniko smo sodelovali v evropskem projektu, pri katerem se je z direktno numerično simulacijo (DNS) proučevalo prenos toplote v tekoči kovini, ki teče preko stopnice. Poleg tega smo pripravili tudi eksperiment v enaki geometriji, le da je tekočo kovino nadomestila voda. Eksperimentalne meritve hitrostnih polj nam služijo za potrjevanje simulacij, medtem ko DNS omogoča mnogo bolj podroben vpogled v rezultate.

Tovrstne simulacije nam pomagajo proučevati amplitude in frekvence termičnih fluktuacij, ki prodirajo v stene materialov, ki so v stiku z dano tekočino. Termične fluktuacije namreč povzročajo raztezanje in krčenje trdnih materialov, ki pospešujejo staranje materialov in posledično krajšanje življenjskih dob materialov oziroma v skrajnih primerih tudi odpovedi komponent. Tovrstni eksperimenti in simulacije poskušajo oceniti varnost trenutnih naprav v jedrskih elektrarnah in izboljšati bodoče naprave.

Objave:

• B. Zajec, M. Matkovič, N. Kosanič, J. Oder, B. Mikuž, J. Kren and I. Tiselj, “Turbulent Flow over Confined Backward-Facing Step: PIV vs DNS,” Applied Sciences, 11(22), 10582, MDPI (2021); https://doi.org/10.3390/app112210582.
• J. Oder, I. Tiselj, W. Jäger, T. Schaub, W. Hering, I. Otic, and A. Shams, “Thermal fluctuations in low-Prandtl number fluid flows over a backward facing step,” Nuclear Engineering and Design 359, 110460, Elsevier BV (2020); https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2019.110460.
• J. Oder, A. Shams, L. Cizelj, and I. Tiselj, “Direct Numerical Simulation of Low-Prandtl Fluid Flow Over a Confined Backward Facing Step,” International Journal of Heat and Mass Transfer 142, 118436, Elsevier BV (2019); doi: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.118436.
• N. Kosanič, B. Zajec, M. Matkovič, J. Oder, and I. Tiselj, “PIV Measurements of Turbulent Flow Over Backward-Facing Step,” in 28th International Conference Nuclear Energy for New Europe — NENE 2019, Portorož, Slovenia, September 9–12, ed. B. Smodiš, Ljubljana, Slovenia (2019).
• B. Zajec, J. Oder, and M. Matkovič, “Two-dimensional PIV Measurements of Water Flow Over a Backward-Facing Step,” in 27th International Conference Nuclear Energy for New Europe — NENE 2018, Portorož, Slovenia, September 10–13, ed. I. Jenčič, Ljubljana, Slovenia (2018).

Stran ureja: Anil Kumar Basavaraj