Simulation of pressure loss and cavitation
Secteur: Construction de machines et d’installationsDiscipline: Mécanique des fluidesAxpo AG is responsible, among other things, for the operation and maintenance of two nuclear power plants in Switzerland. Already installed Venturi nozzles of the AFW system are to be optimized with regard to pressure loss and cavitation using Ansys CFD.
Résumé
Tâche
Dans le cadre d'un contrôle d'une centrale nucléaire, des composants déjà installés doivent être optimisés par simulation. Il s'agissait notamment de comprendre les pertes de pression et les incertitudes lors de l'évaluation pour les limiteurs de débit installés dans les systèmes d'alimentation d'urgence en eau (AFW) des générateurs de vapeur.
Solution
Les calculs de turbulence dans Ansys CFD avec des modèles paramétriques liés aux tolérances de fabrication et à la rugosité de surface ont fourni les coefficients de perte de charge correspondants et éliminé les incertitudes liées à deux géométries de limiteurs de débit.
Avantages clients
Les coûts engendrés par les temps d'arrêt ont été considérablement réduits et des informations importantes ont été obtenues, qui n'étaient pas disponibles par le biais de mesures expérimentales.
Axpo AG est notamment responsable de l'exploitation et de l'entretien de deux centrales nucléaires en Suisse. Dans le cadre d'un contrôle des centrales nucléaires, les composants déjà installés doivent être optimisés par simulation. Il s'agissait notamment de comprendre les pertes de pression et les incertitudes lors de l'évaluation pour les limiteurs de débit (venturi) installés dans les systèmes d'alimentation en eau de secours (AFW) des générateurs de vapeur.
Les coûts liés aux temps d'arrêt ont été considérablement réduits et des informations importantes, qui n'étaient pas disponibles par le biais de mesures expérimentales, ont été obtenues. Les propriétés du limiteur de débit ont pu être revues grâce à une compréhension plus approfondie des effets et des variations de paramètres pertinents (rugosité du tube, tolérances, cavitation). D'autres géométries et conditions d'écoulement, y compris la cavitation, ont pu être calculées de manière fiable grâce au transfert de connaissances et aux contrôles de qualité de CADFEM par Axpo.
Les calculs de turbulence dans Ansys CFD avec des modèles paramétriques liés aux tolérances de fabrication et à la rugosité de surface ont fourni les coefficients de perte de charge correspondants et éliminé les incertitudes liées à deux géométries de limiteurs de débit. Le projet de conseil a été suivi d'un transfert de savoir-faire et de séminaires sur les meilleures pratiques, l'accent étant mis sur les effets de cavitation, responsables d'une augmentation de 300% de la perte de pression dans certaines conditions d'écoulement. Des mesures ciblées pour certaines conditions de fonctionnement réalisables et pour chaque limiteur de débit ont été effectuées par Axpo comme dernière étape de validation après l'installation du limiteur de débit (voir tableau). Ces résultats, qui incluent les écarts des paramètres stochastiques du modèle (tolérances, viscosité, rugosité) et les erreurs de mesure, ont montré que les résultats de mesure et de simulation concordaient dans les limites d'erreur.
