SPCONVEC: Programa para problemas de convección natural y forzada por elementos finitos

Abstract

SCONVEC es un programa general de computación que hemos desarrollado para resolver problemas de flujo bidimensional dependiente del tiempo, viscoso e incompresible en régimen laminar, con transferencia de calor convectiva-conductiva, y conducción de calor en cuerpo sólido. El programa puede resolver entonces problemas de convección transitoria, natural, forzada y mixta. Las ecuaciones gobernantes en la región de fluido son las ecuaciones de Navier-Stokes incompresibles y la ecuación de energía térmica, expresadas en términos de las variables primitivas velocidad, presión y temperatura. El flujo se supone laminar, y el fluido Newtoniano e incompresible dentro de la aproximación de Boussines. Las condiciones de contorno para las ecuaciones de Navier-Stokes son las componentes de la velocidad ó los esfuerzos superficiales, y para la ecuación de energía térmica son de temperatura impuesta o de flujo térmico normal. La ecuación gobernante en la región sólida es la ecuación transitoria de conducción de calor, y las condiciones de contorno son de temperatura impuesta o de flujo térmico normal. SPCONVEC utiliza el método de elementos finitos como técnica de discretización espacial, con aproximación cuadrática para la velocidad y temperatura y lineal para la presión dentro de cada elemento. Para la integración temporal numérica utiliza un esquema explícito en diferencias finitas. Verificamos el programa con problemas de prueba obtenidos de la literatura, y hasta el momento lo aplicamos a un problema específico del área nuclear; el accidente de pérdida de caudal de refrigeración del reactor RA-6, donde obtuvimos muy buenos resultados.