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The work described in this paper has been funded by the Euratom research and training program 2014-2018 under grant agreement No. 654935 (SESAME).

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Ortiz, A VillaAutor o Coautor

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18 de octubre de 2022
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Artículo
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Status and perspectives of turbulent heat transfer modelling in low-Prandtl number fluids

Publicado en:Nuclear Engineering And Design. 353 110220- - 2019-11-01 353(), DOI: 10.1016/j.nucengdes.2019.110220

Autores: Shams, A; De Santis, A; Koloszar, L K; Ortiz, A Villa; Narayanan, C

Afiliaciones

ASCOMP GmbH, Zurich, Switzerland - Autor o Coautor
Nucl Res & Consultancy Grp NRG, Westerduinweg 3, NL-1755 LE Petten, Netherlands - Autor o Coautor
von Karman Inst Fluid Dynam, Rhode St Genese, Belgium - Autor o Coautor

Resumen

Thermal-hydraulics is recognized as a key safety challenge in the development of liquid metal cooled reactors. At nominal operating conditions, the Prandtl number of liquid metals which are used as primary coolants, such as lead and sodium, is very low: typically of the order of 0.025-0.001. Obtaining an accurate prediction of the turbulent heat transfer at such a low Prandtl number is not an easy task for the standard turbulence models and has challenged the modellers over several decades. In the framework of the EU SESAME project, an effort has been put forward to assess and/or further develop/calibrate different turbulent heat flux closures. In this regard, the present article reports an assessment of four different turbulent heat flux closures for applications involving low-Prandtl fluids. These closures include: (i) the Reynolds analogy based on a constant turbulent Prandtl number (ii) a four-equation explicit algebraic heat flux model (AHFM) (ii) a three-equation implicit AHFM called AHFM-NRG and (iv) a non-linear second-order heat flux model called Turbulence Model for Buoyant Flows (TMBF). The performance of these turbulence models has been assessed in three different test cases against high-fidelity numerical reference data been generated within the SESAME project. The three test cases are: a natural Rayleigh-Benard convection flow, a mixed convection planar channel flow and a forced convection impinging jet flow. The shortcomings of the classical Reynolds analogy approach for low-Prandtl fluids in all flow regimes are highlighted; hence, more advanced and well-calibrated closures are recommended.

Palabras clave

Algebraic heat flux modelFlowFlux modelLiquid-metal cooled reactorsLow-prandtl fluidsNatural-convectionRansTurbulent heat transfer

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista Nuclear Engineering And Design debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia WoS (JCR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2019, se encontraba en la posición 8/34, consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Nuclear Science & Technology.

Desde una perspectiva relativa, y atendiendo al indicador del impacto normalizado calculado a partir de las Citas Mundiales proporcionadas por WoS (ESI, Clarivate), arroja un valor para la normalización de citas relativas a la tasa de citación esperada de: 2.99. Esto indica que, de manera comparada con trabajos en la misma disciplina y en el mismo año de publicación, lo ubica como trabajo citado por encima de la media. (fuente consultada: ESI 14 Nov 2024)

Esta información viene reforzada por otros indicadores del mismo tipo, que aunque dinámicos en el tiempo y dependientes del conjunto de citaciones medias mundiales en el momento de su cálculo, coinciden en posicionar en algún momento al trabajo, entre el 50% más citados dentro de su temática:

  • Field Citation Ratio (FCR) de la fuente Dimensions: 6.49 (fuente consultada: Dimensions Jul 2025)

De manera concreta y atendiendo a las diferentes agencias de indexación, el trabajo ha acumulado, hasta la fecha 2025-07-17, el siguiente número de citas:

  • WoS: 30

Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2025-07-17:

  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 34 (PlumX).

Análisis de liderazgo de los autores institucionales

Este trabajo se ha realizado con colaboración internacional, concretamente con investigadores de: Belgium; Netherlands; Switzerland.