Kendinden ısıtmalı çakıl yataklı nükleer reaktör deneylerinin openfoam kodu ile doğal taşınım ısı transfer analizleri

Bu çalışmada, çakıl yatak geometrisinde doğal taşınım akışı sayısal olarak modellemek için sonlu hacim yöntemi kullanılmıştır. TÜBİTAK ve Güney Kore (NRF) ikili işbirliği projesinde yapılan çakıl yatak geometrisinde doğal taşınım deneylerinin, OpenFOAM v2112 kodu kullanılarak sayısal analizi yapılmıştır. Rastgele yerleştirilmiş kürelerden oluşan karmaşık çakıl yatak geometrisinin örgü yapısı başarıyla oluşturulmuştur. Kürelerin çapları (d) 0,004; 0,006 ve 0,01 m ve ilişkili Rayleigh sayıları sırasıyla 5,43e+06; 1,83e+07 ve 8,48e+07'dir. Simülasyonlarda H/d=5, 10 ve 20 çakıl yatak yükseklikleri kullanılmıştır. Çakıl yataktaki küreler için doğal taşınım akışının OpenFOAM simülasyon sonuçları ile deneysel sonuçlar karşılaştırılarak, hız dağılımlarının ve Nusselt değerlerinin iyi bir uyum içinde olduğu gösterilmiştir. Ek olarak, çakıl yatak geometrisindeki hız ve sıcaklık dağılımlarından, kürelerin yakınındaki düşük hız alanlarında büyük bir sıcaklık artışı ve orta ve üst yüksekliklerde küçük bir hız artışı olduğu gösterilmiştir. Çakıl yatağı geometrisinin yüksekliğinin ve buna bağlı olarak içindeki kürelerin miktarının artmasının akışı karmaşıklaştırdığı ve ayrıca yerel sıcak noktalar oluşturduğu gösterilmiştir. Deneysel çalışma sonucunda elde edilen Nusselt Sayısı korelasyonu, OpenFOAM sonuçları ile doğrulanmıştır. Bu çalışmanın önemi, tüm çakıl yataklardaki doğal taşınım akışını değerlendirmek için sonlu hacim yöntemini kullanması ve önemli sayıda küre kullanarak simüle edilmesidir. Bu iki faktör, bu çalışmanın orijinalliğine katkıda bulunmuştur.