INSTITUTO DE PESQUISAS ENERGÉTICAS E NUCLEARES
Repositório Digital da Produção Técnico Científica

Navegação por título da publicação "Numerical model for calculation of hydraulic transiente and fluid-structure interaction in fluid transport systems"

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  • IPEN-DOC 26351

    ALMEIDA, RAFAEL S.P. ; ROCHA, MARCELO S. . Numerical model for calculation of hydraulic transiente and fluid-structure interaction in fluid transport systems. In: INTERNATIONAL NUCLEAR ATLANTIC CONFERENCE, October 21-25, 2019, Santos, SP. Proceedings... Rio de Janeiro: Associação Brasileira de Energia Nuclear, 2019. p. 4731-4742.

    Abstract: In this study the effects of Fluid-structure Interaction during hydraulic transients, more precisely water hammer events, in fluid transport systems are investigated. For this purpose, a numerical model was developed to simulate the effects of Fluid-structure Interaction in a system composed of a reservoir with upstream constant level, a straight pipe and a valve coupled downstream, which can be rigidly fixed or free to move. The transfer of energy from the fluid to the structure associated with pressure waves and their effects, that is, the efforts and displacements generated, is taken into account. The Method of Characteristics is used for solving the hyperbolic partial differential equations system, associated with finite differences and linear interpolations procedures. Three coupling mechanisms are modeled: Friction, Poisson, and junction coupling. The proposed numerical procedure is validated by simulation of a benchmark problem and compared to analytical solutions found in the literature. The results indicated that the model is able to reproduce the main effects Fluid-structure Interaction during hydraulic transients in a pipe conveying fluids. List of symbols A - cross-sectional area, m2 c - classical wave speed, celerity, m/s c˜ - FSI wave speed, celerity, m/s D - inner diameter of pipe, m E - Young modulus of pipe wall, Pa e - pipe wall thickness, m FSI - Fluid-Structure Interaction G - shear modulus of pipe wall material, Pa H - pressure head, m K - fluid bulk modulus, Pa L - length, m MOC - Method of Characteristics P - pressure, Pa R - inner radius of pipe, m T - period, s t - time, s u - pipe displacement, m u̇ - pipe velocity, m/s V - cross-sectional fluid velocity, m/s x - axial coordinate, m g - constant, m/s 𝜇 - Poisson ratio

    Palavras-Chave: benchmarks; computerized simulation; coupling; finite difference method; fluid flow; fluid-structure interactions; friction; hydraulics; nuclear poisons; partial differential equations; pipes; transients; water hammer

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Autor: Maprelian

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O gerenciamento do Repositório está a cargo da Biblioteca do IPEN. Constam neste RI, até o presente momento 20.950 itens que tanto podem ser artigos de periódicos ou de eventos nacionais e internacionais, dissertações e teses, livros, capítulo de livros e relatórios técnicos. Para participar do RI-IPEN é necessário que pelo menos um dos autores tenha vínculo acadêmico ou funcional com o Instituto. Nesta primeira etapa de funcionamento do RI, a coleta das publicações é realizada periodicamente pela equipe da Biblioteca do IPEN, extraindo os dados das bases internacionais tais como a Web of Science, Scopus, INIS, SciElo além de verificar o Currículo Lattes. O RI-IPEN apresenta também um aspecto inovador no seu funcionamento. Por meio de metadados específicos ele está vinculado ao sistema de gerenciamento das atividades do Plano Diretor anual do IPEN (SIGEPI). Com o objetivo de fornecer dados numéricos para a elaboração dos indicadores da Produção Cientifica Institucional, disponibiliza uma tabela estatística registrando em tempo real a inserção de novos itens. Foi criado um metadado que contém um número único para cada integrante da comunidade científica do IPEN. Esse metadado se transformou em um filtro que ao ser acionado apresenta todos os trabalhos de um determinado autor independente das variáveis na forma de citação do seu nome.

A elaboração do projeto do RI do IPEN foi iniciado em novembro de 2013, colocado em operação interna em julho de 2014 e disponibilizado na Internet em junho de 2015. Utiliza o software livre Dspace, desenvolvido pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT). Para descrição dos metadados adota o padrão Dublin Core. É compatível com o Protocolo de Arquivos Abertos (OAI) permitindo interoperabilidade com repositórios de âmbito nacional e internacional.

1. Portaria IPEN-CNEN/SP nº 387, que estabeleceu os princípios que nortearam a criação do RDI, clique aqui.


2. A experiência do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN-CNEN/SP) na criação de um Repositório Digital Institucional – RDI, clique aqui.

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