Разработка расчетных моделей и численный анализ неоднородных режимов течения в каналах индукционных МГД-машин

• Автор: Обухов, Денис Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 100 с. : ил.

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования

1.1 Особенности индукционных МГД-машин

1.2 Конструкция цилиндрического линейного индукционного МГД-насоса

1.3 Уравнения магнитной гидродинамики. Критерии подобия

1.4 МГД-неустойчивость течения в каналах ЭМН

1.5 Экспериментальные исследования МГД-неустойчивости

1.6 Теоретические исследования МГД-неустойчивости

1.6.1 Модель двух насосов

1.6.2 Одномерная струйная модель течения

1.6.3 Двумерные модели течения

1.7 Выводы по главе

Глава 2. Описание расчетных моделей
2.1 Введение
2.2 Одномерная струйная модель течения с двумерным распределением магнитного поля ЕМР20-1ЕТ
2.2.1 Описание модели
2.2.2 Расчет индуцированного магнитного поля
2.2.3 Расчет электромагнитного давления
2.2.4 Решение гидродинамической задачи
2.2.5 Расчет амплитуды пульсаций давления с удвоенной частотой источника питания
2.2.6 Расчет энергетических характеристик
2.2.7 Выбор некоторых параметров модели
2.3 Полностью двумерная модель ЕМР-МЕГО2Б
2.3.1 Описание модели
2.3.2 Решение электромагнитной задачи
2.3.3 Решение гидродинамической задачи
2.3.4 Численные методы решения электромагнитной и гидродинамической задач
2.4 Обмотка индуктора и построение приложенного магнитного поля
2.4.1 Параметры обмотки индуктора
2.4.2 Расчет внешнего магнитного поля
2.5 Выводы по главе
Глава 3. Результаты расчетов по разработанным моделям
3.1 Введение
3.2 Результаты расчета по модели ЕМР2И-ХЕТ
3.2.1 Распределение магнитного поля по длине канала
3.2.2 Распределение магнитного поля и скорости по азимутальной координате для различных режимов течения
3.2.3 Интегральные и пульсационные характеристики насосов
3.3 Результаты расчета по модели ЕМР-МНЛ2Б
3.3.1 Распределение магнитного поля по длине канала
3.3.2 Режимы течения металла. Спектральный анализ
зависимости развиваемого давления от времени
3.3.3 Интегральные и пульсационные характеристики насоса ЦЛИН-В
3.4 Выводы по главе
Заключение
Список литературы
Актульность проблемы. Магнитогидродинамические (МГД) машины различного типа с жидкометаллическим рабочим телом нашли широкое применение в таких областях техники как ядерная энергетика, металлургия и химическая промышленность [1,2,3,4]. Перспективы развития ядерной энергетики во многом связаны с реакторами на быстрых нейтронах, обладающими возможностью воспроизводить ядерное топливо и позволяющими более полно использовать природный уран [5]. Теплоноситель в реакторе на быстрых нейтронах должен быть слабым замедлителем и обеспечивать отвод тепла при высокой плотности энерговыделения. Жидкие металлы отвечают этим требованиям. Наибольшее применение в качестве жидкометаллического теплоносителя в экспериментальных и промышленных реакторах нашел натрий, имеются попытки использовать также сплав натрий-калий, ртуть, свинец.
В настоящее время индукционные МГД-насосы или электромагнитные насосы (ЭМН) используются во вспомогательных системах реакторов на быстрых нейтронах и сопутствующих им экспериментальных и технологических установках. ЭМН с расходом натрия до 500 м3/ч будут применены в системах расхолаживания основных контуров строящегося реактора БН-800 и проектируемого БН-1800. Кроме того, рассматривается возможность применения электромагнитных насосов с расходом 25000 м3/ч в качестве главных циркуляционных насосов реактора БН-1800.
Электромагнитные насосы обладают рядом неоспоримых достоинств, среди которых отсутствие движущихся механических частей, уплотнителей, сложных подшипниковых узлов, и, как следствие, высокая надежность, легкость управления и простота обслуживания.
Среди ЭМН большой мощности наибольшее распространение получили трехфазные цилиндрические линейные индукционные насосы (ДЛИН)

Табл. 2.4.1 Относительные фазовые сдвиги и действующие значения токов обмотки в пазах индуктора с тремя парами полюсов. Несимметричная система токов.
№ паза 1,2 3,4 5,6 7,8 9,10 11,12
фаза 0 фс фв % 77+ фС 77+ фв
Ток ІА ІС ІВ ІА ІС ІВ
№ паза 13,14 15,16 17,18 19,20 21,22 23,24
фаза 0 фс Фв и 71+фс 71+ фв
Ток ІА ІС 1в ІА ІС 1в
№ паза 25,26 27,28 29,30 31,32 33,34 35,36
фаза 0 Фс фв 77 77+ фс 71+ фв
Ток ІА 1с 1в ІА ІС ІВ
Табл. 2.4.2 Относительные фазовые сдвиги и действующие значения токов обмотки в пазах индуктора с двумя парами полюсов. Несимметричная система токов.
№ паза 1,2,3 3,4,6 7,8,9 10,11,12 13,14,15 16,17,18
фаза 0 Фс фв к 71+ фс 77+ фв
Ток Та Тс Тв ІА 1с ІВ
№ паза 19,20,21 22,23,24 25,26,27 28,29,30 31,32,33 34,35,36
фаза 0 фс Фв 77 71+фс 77+ фв
Ток Та Тс Тв Та Тс Тв