Dissertação

{en_GB=Thermal Study of a Module for SWGO (Southern Hemisphere Wide field-of-view Gamma-ray Observatory)} {} EVALUATED

{pt=Ao abrigo do Projecto SWGO (Southern Wide Field-of-view Gamma-ray Observatory), esta Tese, desenvolveu uma ferramenta de cálculo numérico para simular o comportamento térmico num Módulo de detecção de radiação Gamma. Este Módulo, é constituído por um Water Cherenkov Detector (WCD), que consiste num sensor de radiação imerso num reservatório de água, e opcionalmente um sensor Resistive Plate Chamber (RPC). O Observatório será instalado na região dos Andes, Hemisfério Sul, exposto às condições climatéricas locais onde a temperatura de inverno atinge os -10ºC. Através das suas superfícies externas vão existir trocas de energia com o exterior. Os detalhes da evolução das temperaturas em zonas críticas do Módulo, e.g. na água, onde há a hipótese de congelamento, que é detrimental para os dados adquiridos pelo sensor, é estudada ao longo do ciclo climático anual. Assim, o código-fonte implementado usa o método dos Volumes Finitos escrito na linguagem de programação Python. Esta ferramenta, baseia-se nas características do Módulo, dimensões, materiais, propriedades da superfície, etc., e nas opções escolhidas, tipo de análise, condições iniciais, localização geográfica, etc., e no ficheiro de dados meteorológicos (típicos da região), que contem irradiação, temperatura do ar, velocidade do vento, etc., para calcular a solução de temperaturas do intervalo de tempo seguinte. Os resultados obtidos para o Módulo proposto, dados climáticos extremos e refinamento da solução em função da disponibilidade computacional existente, mostram que a água não atinge os 0ºC. No entanto, a ferramenta desenvolvida permite a obtenção de resultados com as características desejadas aquando requerido., en=Under SWGO (Southern Wide Field-of-view Gamma-ray Observatory) Project, this Thesis, developed a numerical analysis tool to simulate the thermal behaviour of a Module for the detection of Gamma radiation. This Module includes a Water Cherenkov Detector (WDC), which comprises a radiation sensor immersed in a water reservoir, and possibly an additional Resistive Plate Chamber (RPC). The Module is to be installed in Andes mountains, Southern Hemisphere exposed to the weather where winter temperatures reach -10ºC. The Module exchanges heat with its surroundings through its external surfaces. The temperature evolution in critical areas of the Module, e.g. water domain, where freezing may occur, which is detrimental to the acquired data, is studied throughout the yearly climatic cycle. Therefore, the implemented source code uses the Finite Volume Method written in the programming language Python. The created tool uses the Module's characteristics like dimensions, materials, surface properties, etc., and the chosen options like analysis type, initial conditions, geographical location, etc., and the meteorological data (representative of the region) which contains irradiation, air temperature, wind velocity. etc., to calculate the temperature solution at each time step. Results obtained, for the proposed Module, with extreme climate data and the viable mesh refinement, show that the water does not reach 0ºC. Nevertheless, the created tool allows the computation of results with any desired characteristics. }
{pt=Módulo de detecção, Temperatura da Água, Irradiação, Dados Climáticos, Método dos Volumes Finitos, en=Detection Module, Water temperature, Irradiation, Climate Data, Finite Volume Method}

Novembro 20, 2019, 18:0

Orientação

ORIENTADOR

Luís Filipe Moreira Mendes

Departamento de Física (DF)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Pedro Jorge Martins Coelho

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Catedrático