Разработка двухжидкостной модели контурной теплогидравлики реакторных установок с водяным теплоносителем

• Автор: Юдов, Юрий Васильевич
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Сосновый Бор
• Количество страниц: 188 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.
1 Обзор методов математического моделирования тешюпдрапличсских процессов в зарубежных расчетных кодах улучшенной оценки

1.1 Анализ численных методов решения задач контурной тсплогидравлнкн.

1.2 Особенности математического моделирования отдельных физических явлений.

1.2.1 Моделирование двухфазною потока при дисперснокольцевом режиме течения.

1.2.2 Моделирование двухфазного потока при расслоенном режиме течения.

1.3 Основные выводы.

2 Двухжндкосгная математическая модель контурной теплогидравлнки и сс численная реализация.

2.1 Математическая формулировка задачи

2.2 Разностные уравнения сохранения.

2.2.1 Разностные уравнения сохранения массы и энерши фаз для объема расчетной ячейки
2.2.2 Разностные уравнения сохранения количества движения
фаз в соединениях расчетных ячеек
2.3 Численный алгоритм решения разностных уравнений сохранения
и обоснование его эффективности
2.3.1 Преобразование разностных уравнений теплогидравлнки каналов
2.3.2 Вывод системы линейных уравнений относительно давлений в коллекторах .
2.3.3 Определение геплогндравличсских характеристик контура
гю вычисленному полю давления в коллекторах
2.3.4 Оффсктипность метода расчета поля давления разветвленного контура.
2.4 Основные выводы.
3 Особенности математического моделирования двухфазною потока
при дисперснокольцевом и расслоенном режимах течения.
3.1 Модифицированная математическая модель теплогидравлнки двухфазного потока в дисперснокольцевом режиме течения
3.2 Обоснование корреляции но расчету расходной доли капель в дисперснокольцевом ютоке.
3.3 Система замыкающих соотношений при математическом моделировании гидродинамики дисперснокольцевого режима течения двухфазного потока.
3.4 Разработка критерия разрушения расслоенного режима течения двухфазной смеси в горизонтальных трубах.
3.5 Уточнение замыкающих соотношений гидравлической модели расслоенного двухфазного потока
3.6 Основные выводы
4 Численное моделирование нестационарных тсплогидравлическнх процессов с помощью расчетного кода КОРСАР.
4.1 Крат кое описание расчетного кода КОРСАР.
4.2 Особенности моделирования теплогидравлики стенда ИСБВВЭР при имитации аварий с малой течью 1 контура
4.3 Моделирование длительного пассивного отвода остаточного тепла реактора тина ВВЭР на стенде ИСТШ
4.4 Моделирование эксперимента с отключением одного главного циркуляционного насоса при пусконаладочных работах на втором энергоблоке Балаковской АЭС
4.5 Основные выводы
Заключение.
Список использованных источников


Уравнения сохранения количества движения фаз записываются в неконсервативной форме, поскольку на смещенной расчетной сетке невозможно обеспечить консервативность их дискретных аналогов. Рисунок 1. Существенное влияние на эффективность численного решения задачи оказывает выбор явной или неявной схемы конечноразное гной аппроксимации исходной системы дифференциальных уравнений по временным слоям 8. Явная схема требует для обеспечения устойчивости численного решения достаточно малых шагов по времени в соот ветствии с условием Куранта
где Ду. Такая схема вполне эффективна при расчете режимов с высокими скоростями изменения параметров, например, на ранней сталии аварий с большими течами. Однако, для режимов со сравнительно медленным изменением параметров применение явной схемы приводит к неоправданно большим затратам машинного времени и в современных расчетных кодах улучшенной оценки не используется. Численные алгоритмы европейских расчетных кодов САТНАЯЕ Франция, ЛТН. ЕТ Германия основаны на полностью неявной схеме. Куранта. К се недостаткам следует отнести необходимость решения теми или иными итерационными методами нелинейных систем алгебраических конечноразностных уравнений. Г процессах, связанных с резким изменением коэффициентов и правых частей системы, чго может быть обусловлено, например, фазовыми переходами или сменой режимов течения двухфазного потока, в случае неявной схемы возможна плохая сходимость, и для обеспечения условий сходимости могут потребоваться достаточно малые шаги по времени. К тому же, в итерационных процедурах возникает проблема выбора критерия сходимости, особенно при приближении расчетных величин к нулю. В снязи с чтим, в американских машинных программах улучшенной оценки 1КЛС 1 и КЕГЛР5 2, а также в канадском коде САТНЕЫЛ 6 применяются полунеявные схемы конечноразностной аппроксимации исходной системы дифференциальных уравнений 8. Выбор степени неявности обусловлен, с одной стороны, возможностью сокращения итерационных процедур при переходе по времени от одного слоя к другому, с другой стороны возможно меньшими офаннчениими на величину шага по времени. В случае полунеявной численной схемы критерий Куранта имеет следующий вид
Рассмотрим более подробно гюлунеявные численные схемы расчетных кодон ТРАС и ЯЕ1. АР5. Коэффициенты а2,. Межфазные взаимодействия, как правило, интенсивные процессы с малой постоянной времени порядка Ю5 с. Члены, описывающие межфазные тепловые процессы, содержатся в правых частях уравнений 1. ТКАС и КБ1. АР5 в качестве независимой переменкой, характеризующей энергетическое состояние фазы, используется внутренняя энергия, межфазные механические процессы в правых частях уравнений 1. Эти члены в двухжидкостных моделях записываются как функции, пропорциональные отклонению от состояния равновесия с коэффициентами пропорциональности, зависящими от переменных р8, иг, и8, Р, с. Ув. МежфазныЙ тепломассообмен считается пропорциональным разности температур фаз и температуры насыщения Т5 и Те Г,, а межфазное трение пропорциональным разности скоростей фаз Уе У,. В полунеявной численной схеме американских колов члены, моделирующие межфазные взаимодействия, аппроксимируются но неявной схеме в линейном приближении неявно записываются только отклонения от состояния равновесия. В результате правые части К уравнений 1. ТГ. ТГ1 ТГ1 1. ТГ. Т,1 ТГ 1. Более подробно этот вопрос освещен во второй главе диссертации. Процессы, связанные со звуковыми волнами, определяются дифференциальными операторами в левой части уравнений сохранения массы 1. Рассмотрим это па примере течения однофазной сжимаемой жидкости. Продифференцировав уравнение 1. Как показано, например, в работе , именно явная аппроксимация конвективных членов но скорости в соотношении 1. В пол у неявной схеме расчетных кодов ТДЛС и ЯЕЬЛР5 конвективные члены н выражениях 1. Ф если 0. Причем, для соблюдения условий консервативности численной схемы неявная аппроксимация конвективных членов применяется как для уравнений сохранения массы фаз. В работах отмечается, что ограничение на шаг интегрирования по времени в полунеявной численной схеме МО определяется ЯВНЫМ представлением величин в 1.