Структура турбулентного потока в пучках стержней тепловыделяющих сборок реакторной установки БРЕСТ-ОД-300

навивки ребер, обратно пропорционально числу ребер на стержне.

В области квазистационарного течения (после диссипации турбулент-

ности, сформированной на входе в пучок стержней) турбулентное те-

чение характеризуется периодическим изменением продольной и по-

перечной компонент скорости, так же как и турбулентных характе-

ристик потока. Последние по сравнению с периодичностью средних

компонент скорости в силу конвективного переноса могут иметь пе-

риодичность вдоль продольной координаты со сдвигом.

В настоящей работе с использованием современного CFD-кода вы-

полнен анализ структуры течения в пучке стержней с двухзаходной

трапециевидной формой оребрения, что может представлять интерес

для создания тепловыделяющих сборок (ТВС) перспективных реакто-

ров на быстрых нейтронах с тяжелым жидкометаллическим теплоно-

сителем.

Анализ выполнен для одного значения шага навивки ребер и двух

значений высот ребер применительно к исследованию макетов ТВС

центральной и периферийной подзон (ЦЗ и ПЗ) активной зоны ре-

акторной установки БРЕСТ-ОД-300 [1, 2] при продувке макетов воз-

духом при числах Рейнольдса 5,02

∙

и 5,82

∙

, соответствующих

ранее полученным экспериментальным данным [3].

Объекты исследования. Математическая модель.

Объектами

исследования являются 37-стержневые макеты ТВС ЦЗ и ПЗ. Стержни

расположены в правильной треугольной решетке с шагом 27,57 мм и

размещены в шестигранном чехле с внутренним размером “под ключ”

173 мм. Основные геометрические характеристики стержней макетов

приведены в таблице.

Расчетные сетки моделей макетов включают в себя проточную

часть пучков, а также подводящий тракт конфузорной формы, фор-

мирующий поток на входе в макет ТВС. Подводящий тракт состоит

из центрального конфузора с диаметром на входе в пучок стержней,

равным 56 мм, и кольцевого периферийного конфузора с аналогич-

ным диаметром 176 мм. В центральном и периферийном конфузорах

установлены выравнивающие решетки, в том числе и общая для кон-

фузоров решетка на входе в макет ТВС. Общая решетка выполнена

с отверстиями диаметром 12 мм, центры которых соответствуют рас-

положениям центров гидравлических ячеек пучков стержней ТВС ЦЗ

и ПЗ.

Численное моделирование выполнено как для моделей ТВС с под-

водящим конфузорным трактом, так и без него.

Расчетная сетка моделей — полиэдральная, построенная с исполь-

зованием пакета ANSYS Meshing [4] и последующей адаптацией в

пакете ANSYS Fluent 15.0 [5]. Общее число элементов расчетной сет-

ки равно

∼

ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2015. № 3 5