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Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T19:08:39Z No. of bitstreams: 1 Leon Matos Ribeiro de Lima_ok.pdf: 11084193 bytes, checksum: 988691a9cd2b396bcf163a3d5ffca060 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T19:08:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leon Matos Ribeiro de Lima_ok.pdf: 11084193 bytes, checksum: 988691a9cd2b396bcf163a3d5ffca060 (MD5) Previous issue date: 2016-12-13 Sistemas passivos de resfriamento têm aplicações em diversas áreas da engenharia. A indústria nuclear de potência tem buscado a incorporação desses sistemas em novos projetos, na busca de elevar ainda mais os níveis de segurança. Circuitos de convecção natural são sistemas passivos de resfriamento compostos por dois trocadores de calor um aquecedor e um arrefecedor e um circuito de interconexão, onde o calor é absorvido no aquecedor e rejeitado no arrefecedor. Na maioria dos projetos, esse arranjo é conectado a uma piscina, que troca calor com o circuito. Circuitos de convecção natural são objeto de pesquisa em muitos trabalhos científicos, porém não integrados à piscina. Este trabalho apresenta um estudo computacional do comportamento dinâmico de circuitos de convecção natural monofásicos integrados a uma piscina através do aquecedor, com foco na estabilidade termo-hidráulica do sistema. Métodos de análise linear e não-linear de estabilidade são empregados para caracterizar a dinâmica do sistema. Os resultados indicam relevante influência da piscina, que aumenta as regiões de estabilidade de forma significativa. Passive cooling systems find application on many areas of engineering. Nuclear power industry is incorporating such systems in new power plant designs, with the objective of achieving higher levels of safety. Natural convection loops are passive cooling systems consisting of two heat exchangers a heater and a cooler and a connecting circuit, where heat is absorbed in the heater and rejected in the cooler. In most of designs, the circuit is connected to a pool which transfers heat from it, if connected to the cooler, or to it, if connected to the heater. Natural convection loops are the research topic of many scientific works. The connection to the pool, however, is not taken into account. The present work presents a computational study of the dynamic behavior of single-phase natural convection with a pool integrated to the heater, with focus on the thermo-hydraulic stability. Linear and non-linear analyses are performed in order to characterize the system dynamics. Results indicate a relevant contribution of the pool, significantly enlarging stability regions.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T19:12:45Z No. of bitstreams: 1 Leon Matos Ribeiro de Lima.pdf: 5339165 bytes, checksum: d692bcae504b54bea75926b4a56fa108 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T19:12:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leon Matos Ribeiro de Lima.pdf: 5339165 bytes, checksum: d692bcae504b54bea75926b4a56fa108 (MD5) Previous issue date: 2010-02-22 This work consists on the construction of a set of computational modules for the study of environmental flows, by numerical simulations employing the 2DH and 2DB models, which are 2D models with integration along a third dimension. The models are applicable to problems involving viscous incompressible flows, with temperature or mass transport, and are coupled to modules for reading and manipulating topological and hydrographic data, since the study of environmental flows is strongly related to geographic variables. The Finite Element Method is employed to solve the PDE's system. Part of this work was dedicated to develop two-dimensional mesh generation algorithms. The work also presents the application of the developed models in the thermo-hydraulic simulation of two environmental flow problems. One consists in the analysis of heat exchange efficiency of a structure for heat removal of the cooling water of a thermoelectric power plant. The 2DH model was employed to simulate the flow and heat transport, using different geometries for the cooling channel. The other application is the simulation of a vertical flow problem in a hypothetical reservoir, based on real terrain data. The objective of the simulation, in this case, is the prediction of the impacts of gravity forces on the hydrodynamics and heat transport, identifying the possible formation of stratified flows. O trabalho apresentado nesta dissertação consiste na construção de um conjunto de módulos computacionais voltados para o estudo de escoamentos ambientais através de simulações numéricas utilizando os modelos 2DH e 2DB, que são modelos 2D integrados em uma terceira dimensão. Os modelos desenvolvidos são aplicáveis a problemas envolvendo escoamentos viscosos incompressíveis, com transporte de temperatura ou de massa, e estão acoplados a módulos para leitura e tratamento de dados topográficos, hidrográficos e de batimetria, tendo em vista que o estudo de escoamentos ambientais está fortemente associado a variáveis geográficas. O Método de Elementos Finitos é empregado para solução numérica do sistema de EDP's. Parte deste trabalho foi dedicada ao desenvolvimento de algoritmos de geração de malha, especialmente à geração da malhas bi-dimensionais. O trabalho apresenta ainda a aplicação dos modelos desenvolvidos na simulação termo-hidráulica de dois problemas de escoamentos ambientais. Um consiste na análise da eficiência de troca térmica de estrutura para remoção do calor da água de resfriamento de uma usina termelétrica. O modelo 2DH foi empregado, utilizando geometrias diversas para o canal de resfriamento, verificando a influência da inserção de chicanas e do escoamento ao longo do rio, próximo do qual está localizada a usina. A outra aplicação consiste na simulação do escoamento vertical em um reservatório hipotético, porém baseado em dados de terreno reais. O objetivo das simulações, neste caso, era observar os efeitos da gravidade no escoamento e no transporte de temperatura, detectando, se fosse o caso, a formação de escoamento estratificado.