Coeficiente de arrastre – Características de arrastre
Como se escribió, las características de arrastre de un cuerpo están representadas por el coeficiente de arrastre adimensional , C D , definido como:
El área de referencia, A, se define como el área de la proyección ortográfica del objeto en un plano perpendicular a la dirección del movimiento. Para los objetos huecos, el área de referencia puede ser significativamente mayor que el área de la sección transversal, pero para los objetos no huecos, es exactamente lo mismo que un área de la sección transversal. Como se puede ver, el coeficiente de arrastre es principalmente una función de la forma del cuerpo y tiene en cuenta tanto la fricción de la piel como el arrastre de forma. También puede depender del número de Reynolds y la rugosidad de la superficie.
Cuando los coeficientes de fricción y arrastre de presión están disponibles, el coeficiente de arrastre total se determina simplemente agregándolos:
Con números bajos de Reynolds, la mayor parte de la resistencia se debe a la fricción . Este es especialmente el caso de cuerpos altamente aerodinámicos, como los perfiles aerodinámicos. Por otro lado, con un alto número de Reynolds, la caída de presión es significativa, lo que aumenta la resistencia de forma .
Fuerza de arrastre – Ecuación de arrastre
La fuerza de arrastre, F D , depende de la densidad del fluido, la velocidad aguas arriba y el tamaño, la forma y la orientación del cuerpo, entre otras cosas. Una forma de expresar esto es mediante la ecuación de arrastre . La ecuación de arrastre es una fórmula utilizada para calcular la fuerza de arrastre experimentada por un objeto debido al movimiento a través de un fluido.
El área de referencia, A, se define como el área de la proyección ortográfica del objeto en un plano perpendicular a la dirección del movimiento. Para los objetos huecos, el área de referencia puede ser significativamente mayor que el área de la sección transversal, pero para los objetos no huecos, es exactamente lo mismo que un área de la sección transversal.
Cálculo del coeficiente de fricción de la piel
El factor de fricción para el flujo turbulento depende en gran medida de la rugosidad relativa. Está determinado por la ecuación de Colebrook o puede determinarse usando la tabla Moody . La tabla Moody para Re = 575 600 y ε / D = 5 x 10 -4 devuelve los siguientes valores:
- el factor de fricción de Darcy es igual a f D = 0.017
- el factor de fricción de Fanning es igual a f F = f D / 4 = 0.00425
Por lo tanto, el coeficiente de fricción de la piel es igual a:
Cálculo de la fuerza de arrastre
Para calcular la fuerza de arrastre , tenemos que saber:
- el coeficiente de fricción de la piel, que es: C D, fricción = 0.00425
- El área de la superficie del pasador, que es: A = π.dh = 0.1169 m 2
- la densidad del fluido , que es: ρ = 714 kg / m 3
- la velocidad del flujo central, que es constante e igual a V core = 5 m / s
A partir del coeficiente de fricción de la piel, que es igual al factor de fricción de Fanning , podemos calcular el componente de fricción de la fuerza de arrastre. La fuerza de arrastre viene dada por:
Suponiendo que un conjunto de combustible puede tener, por ejemplo, 289 pasadores de combustible (conjunto de combustible 17 × 17), el componente de fricción de la fuerza de arrastre es del orden de kilonewtons . Además, esta fuerza de arrastre se origina puramente de la fricción de la piel en el haz de combustible. Pero el conjunto de combustible PWR típico contiene otros componentes, que influyen en el sistema hidráulico del conjunto de combustible:
- Barras de combustible . Las barras de combustible contienen el combustible y los venenos quemables.
- Boquilla superior . Proporciona el soporte mecánico para la estructura del conjunto de combustible.
- Boquilla inferior . Proporciona el soporte mecánico para la estructura del conjunto de combustible.
- Cuadrícula de espaciado . Asegura una guía exacta de las barras de combustible.
- Tubo guía dedal . Tubo vacante para barras de control o instrumentación en el núcleo.
Como se escribió, el segundo componente de la fuerza de arrastre es la forma de arrastre. El arrastre de forma conocido también como arrastre de presión surge debido a la forma y el tamaño del objeto. El arrastre de presión es proporcional a la diferencia entre las presiones que actúan en la parte frontal y posterior del cuerpo sumergido, y el área frontal.
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