Электронный научный журнал
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СМЕШЕНИЯ НЕИЗОТЕРМИЧЕСКИХ ПОТОКОВ В SOLID WORKS FLOWSIMULATION

Сатаев А.А. 1 Миронченков С.Р. 1 Андреев В.В. 1
1 НГТУ им. Р.Е. Алексеева
1. Сатаев А.А., Дунцев А.В. Исследование механизмов смешения неизотермических потоков // материалы XXII Нижегородской сессии молодых ученых. Технические науки. Княгинино: НГИЭУ, 2017.
2. SolidWorks. Компьютерное моделирование в инженерной практике / Алямовский А.А. [и др.], СПб: БХВ-Петербург, 2005.

Моделирование процессов смешения играет важную роль в ядерной энергетике. Внутри ядерной энергетической установки (ЯЭУ) могут происходить различные сложные процессы, обусловленные нейтронной физикой, а также гидравликой и тепломассопереносом, оказывая существенное влияние на безопасность и прочность корпусных конструкций оборудования ЯЭУ.

На первом этапе, в работе [1] экспериментально была исследована элементарная модель смешения, представляющая собой кювету смешения. Было изучено температурное поле модели с подводом струи снизу в объем.

Полученные в ходе выполнения экспериментов граничные и начальные условия натурной модели были использованы для визуализации в программном комплексе Solid Works Flowsimulation. Комплекс Solid Works Simulation – CAE – модуль, основанный на методе конечных элементов и предназначенный для проведения различных видов анализа [2]. Результаты расчета в этом комплексе согласуются с результатами, полученными экспериментальным путем. Это говорит о хорошей степени достоверности расчетов в этой программе (по крайней мере, для простых геометрий).

Однако, эта модель дала лишь общее понятие о процессах смешения неизотермических потоков и требует изменения и доработки для приближения к реальной геометрии ЯЭУ. Для этого была предложена уменьшенная модель реакторной установки, представляющая собой одну циркуляционную петлю. Активная зона моделируется дырчатым листом, который является частью выемного блока. В качестве основного метода изучения поведения неизотермических потоков был использован метод температурного зондирования. Данные температурных показаний зондов считываются в автоматическом режиме, передаются в блок коммутации датчиков, а затем обрабатываются микроконтроллером и отправляются на ПЭВМ для дальнейшей обработки. По полученным граничным условиям была построена упрощенная геометрическая модель стенда смешения. Геометрия патрубков, исследуемой области, дырчатого листа полностью соблюдена с натурной моделью.

Новый рисунок (8)

Рисунок 1 – Исследуемая модель

Численное моделирование и визуализация данной модели были также проведены в программном комплексе Solid Works Flowsimulation. Результаты (температурное поле) для области на входе в дырчатый лист-имитатор активной зоны (АЗ) показаны на рисунке 2. На нем можно видеть неравномерный характер смешения в кольцевом зазоре модели, а также застойные зоны, в области отсутствия отверстий-имитаторов АЗ. В таблице 1 показаны основные параметры проведенного расчетного исследования модели.

Таблица 1

Основные параметры расчета

Число ячеек

564029

Ячейки в текучей среде

384514

Ячейки в твердом теле

48769

Частичные ячейки

130746

Число итераций

661

Температура среды начальная

20 °С

Температура среды впрыскиваемой

60 °С

 

В результате проделанной работы мы получили послойное распределение температуры в области смешения неизотермических потоков в модели, имитирующей одну реакторную петлю. На данном этапе работ можно дать оценку параметрам областей неоднородности, их возможной природе, а также граничным условиям, влияющим на эти процессы.


Библиографическая ссылка

Сатаев А.А., Миронченков С.Р., Андреев В.В. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СМЕШЕНИЯ НЕИЗОТЕРМИЧЕСКИХ ПОТОКОВ В SOLID WORKS FLOWSIMULATION // Международный студенческий научный вестник. – 2020. – № 2.;
URL: http://eduherald.ru/ru/article/view?id=20052 (дата обращения: 13.08.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074