|

Структура осредненного течения и массообмена в плотном пучке оребренных тепловыделяющих элементов газоохлаждаемого реактора

Авторы: Дунайцев А.А., Солонин В.И. Опубликовано: 12.04.2017
Опубликовано в выпуске: #2(113)/2017  

DOI: 10.18698/0236-3941-2017-2-84-98

 
Раздел: Энергетическое, металлургическое и химическое машиностроение | Рубрика: Атомное реакторостроение, машины, агрегаты и технология материалов атомной промышленности  
Ключевые слова: гидродинамика, массообмен, пучок стержней, ячейка, канал, численное моделирование, вычислительная гидродинамика, стержневой тепловыделяющий элемент, локальный нагрев, интенсификация теплообмена, скорость, температура, потери на трение, статическое давление

Приведены результаты моделирования течения газа в плотном пучке, состоящем из 37 оребренных имитаторов тепловыделяющих элементов, заключенных в шестигранном чехле, характеристики экспериментального стенда, физической модели рабочего участка, системы и методики измерений. Описана методика построения расчетных сеток для решеток стержней с использованием преимущественно гексагональных элементов. Проанализированы распределения средних скоростей, температуры, статического давления, потерь на трение в пучке, полученные из результатов численного моделирования и измеренные в физическом эксперименте с локальным подогревом потока на входе в пучок и части имитаторов стержней. Показано, что расхождения расчетных и экспериментальных данных по характеристикам течения связаны с геометрическими отклонениями трактов физической модели от номинальной геометрии трактов, использованной в расчетах. Сделан вывод о возможности использования SST-модели турбулентности для моделирования плотных пучков оребренных тепловыделяющих элементов.

Литература

[1] Адамов Е.О., Драгунов Ю.Г., Орлов В.В. и др. Машиностроение. Энциклопедия. Т. 24. Кн. 1: Машиностроение ядерной техники. М.: Машиностроение, 2005. 960 с.

[2] Марков П.В., Солонин В.И. Гидродинамические особенности течения в пучках оребренных твэлов с увеличенным шагом дистанционирования // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2013. № 4. С. 60-70.

[3] Марков П.В., Солонин В.И. Влияние способа дистанционирования на гидродинамику семистержневого пучка тепловыделяющих элементов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2013. № 1. С. 38-48.

[4] ANSYS CFX solver theory guide. Release 16.0. ANSYS Inc. 2016.

[5] Снегирёв А.Ю. Высокопроизводительные вычисления в технической физике. Численное моделирование турбулентных течений. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2009.143 с.

[6] Wilcox D.C. Turbulence modeling for CFD. DCW industries, 2006. 522 p.

[7] Гарбарук А.В., Стрелец М.Х., Шур М.Л. Моделирование турбулентности в расчетах сложных течений. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2012. 88 с.

[8] Белов И.А., Исаев С.А. Моделирование турбулентных течений. СПб.: Изд-во Балт. гос. техн. ун-та, 2001. 108 с.

[9] Фомичев Д.В., Солонин В.И. Гидравлические характеристики пучков стержней тепловыделяющих сборок реакторной установки БРЕСТ-ОД-300 // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2015. № 2. С. 4-17. DOI: 10.18698/0236-3941-2015-2-4-17

[10] Фомичев Д.В., Солонин В.И. Структура турбулентного потока в пучках стержней тепловыделяющих сборок реакторной установки БРЕСТ-ОД-300 // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2015. № 3. С. 4-16. DOI: 10.18698/0236-3941-2015-3-4-16

[11] Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. М.: Энергоатомиздат, 1984. 152 с.

[12] ANSYS meshing user’s guide. Release 16.0. ANSYS Inc. 2016.

[13] Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники. М.: Атомиздат, 1968. 485 с.

[14] Варгафтик Л.П. Справочник по теплопроводности жидкостей и газов. М.: Энерго-атомиздат, 1990. 352 с.

[15] Кириллов П.Л., Бобков В.П., Жуков А.В., Юрьев Ю.С. Справочник по теплогидравлическим расчетам в ядерной энергетике. Т. 1. Теплогидравлические процессы в ЯЭУ. М.: ИздАТ, 2010. 771 с.

[16] Абрамович Г.Н., Крашенинников С.Ю., Секундов А.Н. Турбулентное смешение газовых струй. М.: Наука, 1974. 272 с.

[17] Дунайцев А.А., Солонин В.И. Процессы массообмена в пучках оребренных стержней // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2016. № 1. С. 125-134.