Исследование гидродинамики и теплообмена МГД-течений в вертикальной трубе в поперечном магнитном поле

• Автор: Мельников, Иван Александрович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 102 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Список используемых сокращений
Список условных обозначений
Введение
1 Современное состояние вопроса
1.1 Математическое описание исследуемых процессов
1.1.1 Гидродинамика и теплообмен при течении жидких металлов в отсутствие магнитного поля
1.1.2 Г идродинамика и теплообмен при ламинарном течении ЖМ в поперечном МП
1.1.3 Гидродинамика и теплообмен при турбулентном течении ЖМ
в поперечном МП
1.2 Выводы по современному состоянию вопроса
2 Экспериментальные исследования
2.1 Цель исследования
2.2 Экспериментальный стенд
2.2.1 Рабочий участок
2.2.2 Рычажный зонд со сферическим шарниром
2.2.3 Автоматизированная система научных исследований
2.3 Методика экспериментальных исследований
2.3.1 Коэффициент теплоотдачи
2.3.2 Плотность теплового потока
2.3.3 Температура стенки
2.3.4 Среднемассовая температура жидкости
2.3.5 Расход
2.3.6 Индукция магнитного поля
2.3.7 Поле температуры
2.3.8 Статистические характеристики температурных пульсаций
2.3.9 Погрешности экспериментальных исследований

2.4 Результаты экспериментов
2.4.1 Коэффициенты теплоотдачи и локальная температура стенки
2.4.2 Поля температур и интенсивностей температурных пульсаций
2.4.3 Область влияния свободной конвекции на теплообмен в поперечном магнитном поле
2.5 Выводы по результатам экспериментальных исследований
3 Численное моделирование
3.1 Цель исследования
3.1.1 Среда численного моделирования АКЕ820ХЕ
3.1.2 Расчетный комплекс
3.1.3 Исследуемая конфигурация
3.1.4 Математическое описание
3.1.5 Цилиндрическая система координат
3.1.6 Декартова система координат
3.1.7 Граничные условия
3.1.8 Влияние поперечного магнитного поля на турбулентный
перенос
3.2 Результаты моделирования
3.2.1 Коэффициенты теплоотдачи и локальная температура стенки..
3.2.2 Использование различных систем координат и САП-геометрии
3.3 Выводы по расчетным исследованиям
Заключение
Список используемых источников

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ
АКФ - автокорреляционная функция
АСНИ - автоматизированная система научных исследований
АЭС - атомная электростанция
ДСК - декартова система координат
ЖМ - жидкий металл
КОП - канал общего пользования
КТО - коэффициент теплоотдачи
МГД - магнитная гидродинамика
МП - магнитное поле
ПО - программное обеспечение
СК - свободная конвекция
ТГК - термогравитационная конвекция
ТИН - термоядерный источник нейтронов
ТОКАМАК - тороидальная камера с магнитными катушками
ТЯР - термоядерный реактор
ЦСК - цилиндрическая система координат

2.2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ СТЕНД
Экспериментальный стенд представляет собой замкнутый ртутный контур [6]. Схема и общий вид установки представлены на Рис. 2.2 и Рис. 2.3 соответственно. Электромагнитный насос (8) обеспечивает циркуляцию ртути в контуре через рабочий участок (1). Рабочий участок представляет собой вертикально расположенную круглую трубу из нержавеющей стали. На трубе смонтирован двухсекционный ленточный нагреватель. Электромагнит (3), охлаждаемый водой, создает однородное поперечное магнитное поле. На выходе из рабочего участка установлен измерительный зонд (2). За рабочим участком расположен расходомер (6) с ртутным дифференциальным манометром (7). Для охлаждения нагретой в рабочем участке ртути используются два теплообменника типа «труба в трубе» (5), один из которых смонтирован на сливной линии и один на напорной. Охлаждение обеспечивается водопроводной водой. Для контроля температурного режима стенда в установке используется 6 термопар (11). После эксперимента ртуть из контура сливается и хранится в специальном резервуаре (10).
1. рабочий участок
2. измерительный зонд
3. электромагн ит
4. расширительный бак
5. теплообменник
6. расходомер
7. дифманометр
8. электромагнитный насос
9. регулировочный вентиль
10. емкость с ртутью
11. термопары входа-выхода
12. измерительная стойка
13. компьютер (ПК)
Рис. 2.2. Схема экспериментального стенда