Un nouveau modèle fait progresser l’analyse de transition de phase dans les caloducs

Aug 02, 2023

Un groupe de recherche dirigé par le professeur YU Dali des instituts Hefei des sciences physiques de l'Académie chinoise des sciences (CAS), en collaboration avec des chercheurs de l'Université de la ville de Hong Kong, a développé un modèle informatique 3D transitoire de dynamique des fluides pour étudier le liquide. -débit de vapeur et transfert de chaleur pour un caloduc à eau sous diverses charges non uniformes.

L'étude a été publiée dans Annals of Nuclear Energy.

Les caloducs sont des dispositifs de transfert de chaleur très efficaces qui utilisent la transition de phase d'un fluide de travail pour obtenir un transfert de chaleur à haut flux. Par rapport aux métaux conventionnels, l’efficacité du transfert de chaleur des caloducs est des dizaines, voire des centaines de fois supérieure. En conséquence, les caloducs ont trouvé des applications dans divers domaines nécessitant un transfert de chaleur à haute densité, notamment l'exportation de chaleur depuis le cœur de petits réacteurs à semi-conducteurs, les radiateurs radiatifs, les déflecteurs de réacteurs à fusion et les composants électroniques avancés.

Dans cette étude, les chercheurs ont développé le modèle de caloduc transitoire 3D à l’aide du logiciel FLUENT. Le modèle a été validé en comparant ses résultats avec des données expérimentales obtenues dans des conditions de chauffage uniformes et non uniformes. La comparaison a montré un taux d'erreur allant jusqu'à 4,73 %.

Avec ce modèle, les caractéristiques d'écoulement circonférentiel du caloduc au niveau de la région de la mèche dans des conditions de chauffage non uniformes ont été observées pour la première fois à l'aide d'une méthodologie numérique.

De plus, les chercheurs ont examiné comment la longueur de la section adiabatique, la puissance de chauffage et la plage de chauffage affectaient les propriétés thermohydrauliques du caloduc lorsqu'il était chargé de différentes manières.

Ils ont constaté que le caloduc démarrait beaucoup plus rapidement lorsque la puissance de chauffage était augmentée ou que la longueur de la section adiabatique était réduite. Ils ont prouvé que la réduction de la plage de chauffage circonférentielle ne modifiait pas le temps de démarrage.

De plus, une puissance de chauffage inégale dans la direction horizontale faisait pencher l’endroit du mur ayant la température la plus élevée vers l’endroit ayant la puissance la plus élevée. D'un autre côté, lorsque le caloduc était chauffé uniformément, la température sur le mur était la plus basse.

"Nos résultats fournissent un support théorique précieux et des outils analytiques pour la poursuite de la recherche et du développement de caloducs de haut niveau", a déclaré le professeur YU Dali.

Ce travail a été soutenu par le Fonds du directeur HFIPS et la subvention CityU.

Diagramme schématique et résultats de calcul des caloducs. (Image de LIU Jian)