El Proyecto

Análisis térmico con OpenFOAM® de un horno de flujo de neutrones con el fin de estudiar los gradientes térmicos de la muestra

Resumen

En el Instituto Laue-Langevin (ILL, Grenoble), centro de investigación para la ciencia y la tecnología en el que se desarrollan experimentos con neutrones, se realizan, entre otros, ensayos de difracción de neutrones para estudiar la estructura de los materiales. Para que los resultados obtenidos en los experimentos, realizados en el instrumento D4, sean válidos es necesario que la muestra no presente regiones con diferentes estructuras y, para ello, es preciso que la muestra no presente diferencias de temperatura muy notables.

Los materiales a determinadas temperaturas sufren cambios de fase,
es decir, que su estructura interna cambia. Si en un experimento coexisten
regiones de la muestra con diferente estructura el experimento es inválido.

Mediante un conjunto de simulaciones térmicas realizadas con OpenFOAM® se determina, en primer lugar, la magnitud del gradiente térmico en la muestra en determinadas situaciones. A continuación, se detectan los factores críticos que favorecen la existencia del gradiente térmico en la muestra para proceder a minimizarlo. Estos factores son:

  • Asimetría geométrica respecto al plano horizontal del instrumento D4 que provoca asimetria térmica horizontal en la muestra. Este fenómeno provoca:
    • Pérdidas térmica de la muestra hacia su base
    • Un perfil de temperaturas asimétrico en el cilindro calefactor

Con el fin de minimizar el gradiente térmico en la muestra se ha estudiado el efecto de la reducción del grosor del tubo de alúmina del soporte de la muestra, reduciendo, así, el área de transferencia térmica por conducción del soporte. Esta medida ha supuesto una mejora notable en el comportamiento térmico de la muestra, llegando a reducir el gradiente térmico de la muestra hasta en un 80%.


Descripción del Sistema

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