Analisi CFD della stabilita' di un sistema a circolazione naturale

Il presente lavoro riguarda l’analisi di un circuito monofase a circolazione naturale (L2 loop) attraverso un codice di Fluidodinamica Computazionale (CFD), con lo scopo di validare il codice per confronto con un database sperimentale. Il lavoro e' stato svolto in collaborazione con il Gruppo di Ricerca Nucleare di S. Piero a Grado (GRNSPG) dell’Universit`a di Pisa, servendosi del codice ANSYS CFX 11.0 per le simulazioni CFD. I risultati numerici sono stati confrontati con un database sperimentale, disponibile nell’ambito di una collaborazione con il DIPTEM/Tec dell’Universita' di Genova. L’ap- parecchiatura L2 opera con il pozzo caldo e il pozzo freddo in configurazione orizzontale. Molte serie di test sono state condotte al DIPTEM/Tec per studiare l’influenza della variazione di temperatura al pozzo freddo e del flusso termico al pozzo caldo. L’applicazione dei sistemi a circolazione naturale nell’industria energetica richiede alti livelli di affidabilita': per questo e' molto importante garantire la stabilita' del flusso di massa, allo scopo di mantenere la continuita' del flusso termico che a esso e' associato. La Fluidodinamica Computazionale puo' essere un utile strumento per l’analisi di flussi di circolazione naturale. Essendo in grado di fornire informazioni complete e tridimensionali sul flusso, la CFD puo' essere utile a comprendere a fondo i fenomeni coinvolti nei flussi a circolazione naturale. Un’attenzione particolare deve essere rivolta ai fenomeni connessi con i problemi di affidabilita' (instabilita' del flusso, inversioni del flusso, flusso all’avvio ecc.). Durante l’attivita' di simulazione, sono state condotte diverse analisi di sensibilita'. E’ stata analizzata l’influenza dell’infittimento della mesh, del modello di turbolenza utilizzato, e del tipo di condizione al contorno del problema. Le simulazioni hanno mostrato che la predizione di flussi guidati dal galleggiament richiede condizioni al contorno estremamente accurate: risultati soddisfacenti sono stati infatti ottenuti solo con mesh complesse e con procedure di Conjugated Heat Transfer (CHT), ossia con l’aggiunta di domini solidi alla griglia, in corrispondenza delle capacita' termiche piu' significative dell’apparecchiatura. Le simulazione hanno inoltre dato informazioni importanti sul meccanismo dell’inversione del flusso. E’ stato notato, ancora, che il flusso all’interno del circuito e' caratterizzato da importanti effetti tridimensionali