Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СКОРОСТНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В СЛОЕ МИКРОТВЭЛОВ

Полный текст:


Аннотация

Показано, что при математическом моделировании гидродинамики топливного слоя с микротвэлами до сих пор не удалось удовлетворительно описать вязкие и инерционные эффекты. Уравнения фильтрации, получаемые путем усреднения уравнения движения вязкой жидкости по элементарному объему и содержащие так называемый вязкий член, справедливы лишь для бесконечной пористой среды. Использование этих уравнений и условий прилипания на непроницаемых торцах слоя приводит к результатам, зачастую не совпадающим с результатами экспериментов. В основу построенной модели положены законы движения идеальной жидкости с объемной силой межфазного взаимодействия, которая представлена в виде дивергенции тензора с потенциальной и вихревой составляющими. При этом потенциальная составляющая отражает вклад сил сопротивления в нормальное напряжение (давление) теплоносителя и является «скрытым» параметром − причиной разброса экспериментальных данных. Изучена с использованием разработанной модели динамика потока теплоносителя при входе и выходе его из топливного слоя и определены условия сопряжения для вектора скорости и давления. Эти условия обеспечивают сшивку на проницаемых границах слоя уравнений фильтрации и динамики вязкой жидкости. Установлено, что вследствие доминирования сил инерции на входе и выходе из слоя поток преломляется: при входе разворачивается в сторону нормали к границе слоя, а при выходе – в сторону касательной. Учет этого эффекта позволит оптимизировать контуры топливного слоя с точки зрения теплофизики и нейтронной физики. 


Об авторах

А. П. Ахрамович
Институт энергетики Национальной академии наук Беларуси
Беларусь
кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник


И. В. Войтов
Белорусский государственный технологический университет
Беларусь
доктор технических наук, ректор


В. П. Колос
Институт энергетики Национальной академии наук Беларуси
Беларусь
доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник


Список литературы

1. Пономарев-Степной, Н. Микротвэлами против ядерных катастроф и терроризма [Электронный ресурс] / Н. Пономарев-Степной, Е. Гришанин, Н. Кухаркин // Промышл. ведомости. − 2001. − № 18 (29). – Режим доступа: http://www.promved.ru/oct_2001_04.shtml. - Дата доступа: 18.04.2016.

2. Гришанин, Е. И. Антитеррористическое топливо для АЭС / Е. И. Гришанин // Атом. стратегия. − 2007. − № 29. – С. 15.

3. Ахрамович, А. П. О работоспособности реактора с микротвэлами. Анализ организации теплосъема в активных зонах / А. П. Ахрамович, И. В. Войтов, В. П. Колос // Изв. Нац. акад. наук Беларуси. Сер. физ.-техн. наук. − 2016. − № 3. − С. 77–86.

4. Гольдштик, М. А. Процессы переноса в зернистом слое / М. А. Гольдштик. – Новосибирск: Изд-во Ин-та тепло-физики СО РАН, 2005. – 358 с.

5. Жаворонков, Н. М. Гидравлические основы скрубберного процесса и теплопередача в скрубберах / Н. М. Жаворонков. − М.: Совет. наука, 1944. – 224 с.

6. Лейбензон, Л. С. Движение природных жидкостей и газов в пористой среде / Л. С. Лейбензон. − М.: Гостехиз-дат, 1947. – 244 с.

7. Аэров, М. Э. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим слоем / М. Э. Аэров, О. М. Тодес. − Л.: Химия, 1968. – 510 с.

8. Аэров, М. Э. Аппараты со стационарным зернистым слоем / М. Э. Аэров, О. М. Тодес, Д. А. Наринский. − Л.: Химия, 1979. – 176 с.

9. Богоявленский, Р. Г. Гидродинамика и теплообмен в высокотемпературных ядерных реакторах с шаровыми твэлами / Р. Г. Богоявленский. − М.: Атомиздат, 1978. – 112 с.

10. Бердичевский, В. Л. Вариационные принципы механики сплошной среды / В. Л. Бердичевский. − М.: Наука, 1983. – 482 с.

11. Нигматуллин, Р. И. Основы механики гетерогенных сред / Р. И. Нигматуллин. − М.: Наука, 1978. – 336 с.

12. Буевич, Ю. А. О переносе тепла и массы в дисперсной среде / Ю. А. Буевич, Ю. А. Корнеев // Журн. приклад. механики и техн. физики. − 1974. − № 4. − С. 79–82.

13. Бородуля, В. А. О каркасной проводимости зернистых систем / В. А. Бородуля, Ю. А. Буевич // Инж.-физ. журн. − 1977. − Т. 32, № 2. − С. 275–279.

14. Буевич, Ю. А. Фильтрация жидкости в среде со случайной пористостью / Ю. А. Буевич, А. И. Леонов // Изв. АН СССР. Сер. Механика жидкости и газа. − 1967. − № 6. − С. 167–171.

15. Буевич, Ю. А. Континуальная механика монодисперсных суспензий. Уравнения сохранения / Ю. А. Буевич, И. Н. Щелчкова. – Новосибирск: Ин-т проблем механики АН СССР, 1976. – 57 с. – (Препринт / Ин-т проблем механики АН СССP ; № 72).

16. Gray, W. G. On the general equations for flow in porous media and their reduction to Darcy’s law / W. G. Gray, K. O’Neill // Water Resources Research. – 1976. – Vol. 12, iss. 2. – P. 148–154.

17. Сегаль, М. Д. Постановка задачи расчета полей скорости, температуры и давления в гидравлическом тракте реактора / М. Д. Сегаль, Л. П. Смирнов. – М.: Ин-т атом. энергии, 1977. – 8 с. – (Препринт / Ин-т атом. энергии ; № 2924).

18. Смирнов, Л. П. Математическая модель расчета полей скорости, температуры и давления в гидравлическом тракте реактора с пористой энерговыделяющей средой / Л. П. Смирнов, М. Д. Сегаль. – М.: Ин-т атом. энергии, 1978. – 8 с. – (Препринт / Ин-т атом. энергии ; № 3049).

19. Колос, В. П. Организация безотрывного продольно-поперечного течения жидкости в кольцевом плотном слое / В. П. Колос, В. Н. Сорокин // Докл. АН БССР. − 1986. − Т. 30, № 1. − С. 51–54.

20. Колос, В. П. Двумерная модель безотрывного продольно-поперечного движения жидкости в кольцевом тепловыделяющем слое / В. П. Колос, В. Н. Сорокин // Изв. АН БССР. Сер. Физ.-энерг. наук. − 1986. − № 4. − С. 36–44.

21. Ахрамович, А. П. Продольно-поперечная фильтрация жидкости в кольцевом тепловыделяющем слое / А. П. Ахра-мович, В. П. Колос, В. Н. Сорокин // Инж.-физ. журн. − 1987. − Т. 52, № 5. − С. 756–765.

22. Деменок, С. Л. Визуализация течения жидкости в каналах / С. Л. Деменок, В. В. Медведев, С. М. Сивуха. − СПб.: Страта, 2014. – 134 с.

23. Комов, А. Т. Численное моделирование процессов гидродинамики и теплообмена в тепловыделяющей сборке с микротвэлами / А. Т. Комов, Е. В. Бочарова, Ю. Н. Токарев // Вестн. Моск. энергет. ин-та. – 2009. – № 2. – С. 43–47.

24. Меламед, Л. Э. FEMLAB и ANSYS в расчетах гидродинамики атомных реакторов, или Научно-практический рассказ о том, как приспособить «тяжелые» пакеты для решения задач одного тяжелого класса / Л. Э. Меламед // Exponenta Pro. – 2004. – № 2 (6). – C. 18–21.

25. Сморчков, Ю. В. Численное моделирование гидродинамики и теплообмена в шаровых засыпках / Ю. В. Сморчков, А. В. Дедов // Соврем. наука: исследования, идеи, результаты, технологии. – 2013. –№ 1 (12). – С. 62–67.

26. Схоутен, Я. А. Тензорный анализ для физиков / Я. А. Схоутен. − М.: Наука, 1965. – 456 с.

27. Кутателадзе, С. С. Справочник по теплопередаче / С. С. Кутателадзе, В. М. Боришанский. – М. ; Л.: Госэнергоиздат, 1959. – 414 с.

28. Аверкиев, М. В. Исследование теплообмена и гидравлического сопротивления при течении воздуха в трубах с шаровой насадкой / М. В. Аверкиев, Е. Ф. Ратников // Хим. и нефтехим. машиностроение. − 1975. − № 10. − С. 24–25.

29. Чечеткин, А. В. Высокотемпературные теплоносителя / А. В. Чечеткин. − М.: Энергия, 1971. – 496 с.

30. Бэтчелор, Дж. Введение в динамику жидкости / Дж. Бэтчелор. − М.: Мир, 1973. – 760 с.


Дополнительные файлы

Просмотров: 32

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

ISSN 1561-8358 (Print)