• BARC
• strutture termiche
• analisi di stabilità
• fluido supercritico
• circuiti a circolazione naturale

Il fenomeno della circolazione naturale con fluidi a pressione supercritica è un fenomeno di grande interesse in diverse applicazioni ingegneristiche, ad esempio nel solare termico, nel geotermico, nel raffreddamento di trasformatori, di motori a combustione, delle pale di turbine a gas e per il raffreddamento del nocciolo dei reattori nucleari.
Questo lavoro utilizza due codici di calcolo “in-house” (NCLline e NCLTran) per l’analisi di stabilità lineare e in transitorio applicato al circuito a circolazione naturale con CO2 a pressione supercritica del BARC. I due codici di calcolo risolvono le equazioni di bilancio di massa, energia e quantità di moto in forma monodimensionale, tramite un approccio semi-implicito con maglie sfalsate (“staggered mesh”). Si è cercato di riprodurre i risultati sperimentali stazionari considerando varie correlazioni di scambio termico e si sono discussi i risultati ottenuti dalle simulazioni in condizioni stazionarie e transitorie. Tramite l’analisi di stabilità si sono valutate le condizioni di stabilità del circuito; in particolare, si è studiato l’effetto della capacità termica delle strutture sulla stabilità analizzando gli autovalori e gli autovettori della matrice del sistema linearizzato.
Dall’analisi è emerso un effetto stabilizzante dovuto alle strutture; in particolare, le mappe di stabilità mostrano una zona instabile vicino alla temperatura pseudo-critica che si riduce man mano che la capacità della struttura cresce fino a raggiungere valori realistici. Infine, tramite l’uso di Matlab, vengono mostrati i “modi” di oscillare del sistema con capacità termica ridotta ad 1/10 di quella reale come risposta a un disturbo, e l’attesa corrispondenza tra l’andamento degli autovettori e il transitorio della perturbazione calcolato nel dominio del tempo.