Методы обеспечения надежности трубопроводов АЭС в условиях каплеударной эрозии

• Автор: Чудаков, Михаил Валентинович
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 234 с. : ил.

СОКРАЩЕНИЯ И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ Сокращения
АЭС - атомная электростанция;
БиАЭС - Билибинская атомная электростанция;
БН - быстрые нейтроны;
ВВЭР - водо-водяной энергетический реактор;
ГФ - геометрический фактор;
МАГАТЭ - Международное Агентство по атомной энергии;
ОЯТ - отработанное ядерное топливо;
ПЭП - пьезоэлектрический преобразователь;
РБМК - реактор большой мощности канальный;
СУЗ - система управления и защиты реактора;
ТЭС - тепловая электростанция;
ТУЗ - толщиномер ультразвуковой;
ЧБЭС - Чаун-Билибинская энергосистема;
УТ - ультразвуковой толщиномер;
ЭКИ - эрозионно-коррозионный износ;
INSAG - International Nuclear Safety Advisory Group;
NUSS - Nuclear Safety Standards;
PWR - Pressurised Water Reactor.
Условные обозначения
a - скорость распространения ударной волны;
с - концентрация вещества; скорость прохождения ультразвукового импульса;
Сц - постоянная турбулентности;
D - коэффициент диффузии; диаметр канала; ё], ё2, е3 - основной ковариантный базис;
ё1, ё2, ё3 - взаимный базис;
Е - модуль нормальной упругости;
^ - частота кварцевого генератора;
^ - демпфирующая функция;
Р - вектор плотности распределения объемных сил;
- проекции вектора Р на декартовы оси;
§ - вектор ускорения силы тяжести; ё^ ~ фундаментальный тензор; в - расход потока;
И - удельная энтальпия;
Ье - глубина эрозионного износа;
Н - полная энтальпия; толщина образца;
I - интенсивность процесса коррозии; j - поток массы вещества;
к — кинетическая энергия турбулентных пульсаций;
Ь - длина; т — масса;
М - число Маха; р - давление; г - радиус капли;
Я - радиус сечения канала; универсальная газовая постоянная;
11е - число Рейнольдса; э - объемная концентрация частиц влаги;
Б - скорость утонения стенки; площадь поверхности;
I - время;
Т - температура; временной интервал между ультразвуковыми импульсами иь и2, из - декартовы компоненты скорости;
II — среднерасходовая скорость в сечении трубопровода;
V - вектор скорости;
V - модуль вектора скорости;
Vм - удельный объем пара при температуре насыщения;
VI, Уг, Уз - ковариантные компоненты вектора скорости;
V1, V2, V3 - контравариантные компоненты вектора скорости;
^ Уе - критерий Вебера;
х - степень сухости пара;
х1, х2, х3 - криволинейная система координат;
у - толщина диффузионного слоя; степень влажности пара;
У|» Уг, Уз ~ декартовы координаты;
а - угол наклона кинетической кривой; угол поворота трубопровода;
8 - диаметр капли;
Д - оператор Лапласа; приращение величины;
г - скорость диссипации кинетической энергии турбулентных пульсаций; к - поправочный коэффициент; р - коэффициент динамической вязкости;
V - коэффициент кинематической вязкости; я у - функция тока;
р - плотность среды;
о - коэффициент поверхностного натяжения; погрешность измерения; со - завихренность;
_ д - д - Э
V = 1 + — ] + —к - оператор градиента.
Эх Э у дг
Индексы:
нижние
ж - для жидкости; к - коррозионный; о - масштаб величины; отр - в точке отрыва; п - для пара; пк - пятно контакта; уст - установившийся; х - химический;

На основе системы уравнений (2.6) построены достаточно эффективные конечно-разностные методы с использованием так называемой «шахматной» МАС-сетки, когда давление определяется в центре разностной ячейки, а расходные компоненты скорости - в серединах соответствующих граней ячейки. Однако следует отметить, что при исследовании течений в областях сложной конфигурации определяющую роль играют все же не декартовы, а ко- и контравариантные составляющие вектора скорости, непосредственно связанные с координатными линиями пространства. Для существенно искривленных границ области движения, например, в поворотных каналах с углом поворота на 90°, при построении конечноразностной схемы может утратить всякий физический смысл так называемый «шахматный» способ расположения искомых величин щ, и2 в сеточных узлах. Так на гранях элементарной разностной ячейки могут оказаться заданными касательные к ним, а не расходные составляющие вектора скорости. В этом случае полностью теряются преимущества введения «шахматной» сетки со смещенными друг относительно друга узлами. Кроме того, возможна потеря точности при определении потоков искомых величин через грани контрольного объема.
Из сказанного выше следует, что расчет течений вязкой несжимаемой жидкости в областях произвольной формы должен выполняться на основе уравнений Навье-Стокса, форма записи которых удовлетворяет требованиям: