Durante el funcionamiento del tanque de helio líquido, las vibraciones externas provocan cambios en la forma y en las características de transferencia de calor y masa en la interfaz gas-líquido, lo que conlleva una respuesta dinámica de las características termodinámicas del fluido dentro del tanque. Para resolver el problema de la respuesta dinámica no clara del tanque de helio líquido a las vibraciones dinámicas, se construyó un modelo numérico de respuesta a las vibraciones dinámicas del tanque de helio líquido utilizando el modelo de Volumen de Fluido (VOF) y la Función User-Defined (UDF) basada en los datos actuales. Se estudiaron las regularidades temporales y espaciales de la forma de la interfaz gas-líquido y de la presión en la situación de inicial de las vibraciones durante 30 segundos y en la situación de vibraciones aleatorias después de un reposo estático de 3 horas del tanque durante 30 segundos. Se discuten los mecanismos de influencia de estas dos situaciones de trabajo en el aumento de la temperatura y en la presión de autoincremento. El estudio mostró que las vibraciones uniformes provocan oscilaciones frecuentes en la interfaz gas-líquido y la aparición de una capa de mezcla que aumenta con el tiempo. En la situación aleatoria, la interfaz gas-líquido es más irregular, y la amplitud de las oscilaciones es mayor. En la situación aleatoria, apareció una capa de mezcla más marcada cerca de la interfaz gas-líquido en comparación con la situación inicial. A los 30 segundos, el grosor de la capa de mezcla alcanzó aproximadamente 0.43 m. Las vibraciones iniciales provocan un fortalecimiento de la evaporación del helio líquido en el tanque, la tasa de autoincremento de la presión del tanque es mayor que en la situación estática. Las vibraciones aleatorias provocan un fortalecimiento de la condensación, es decir, que la temperatura y la presión de la fase gaseosa disminuyen con el tiempo, ya que en 100 segundos, la presión en la situación aleatoria fue 58.82 Pa menor que en la situación estática, debido a la condensación en la interfaz gas-líquido.
Keywords
Tanque de helio líquido; Respuesta dinámica a las vibraciones; Forma de la interfaz gas-líquido; Evolución de la presión; Modelo numérico