Математическое моделирование процессов тепломассопереноса в пучках тепловыделяющих стержней

• Автор: Чуркин, Андрей Николаевич
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Подольск
• Количество страниц: 167 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА

1.1. Постановка задачи

1.2. Обзор программ для анализа процессов тепломассопереноса

в ТВС.

1.3. Обзор экспериментальных работ по изучению межканального обмена в ТВС

Выводы к главе 1

2. ОПИСАНИЕ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ПРОГРАММЫ ТЕМПА1Ф

2.1. Общее описание.

2.2. Разбиение расчетной области на контрольные объемы.
2.3. Уравнения сохранения
2.4. Замыкающие соотношения.
2.5. Начальные и граничные условия. .
2.6. Численный метод решения системы уравнений.
Выводы к главе 2
3. ВЕРИФИКАЦИЯ ПРОГРАММЫ ТЕМПА1Ф
3.1. Постановка задачи
3.2. Расчеты тестовых задач .
3.3. Сравнительные расчеты по программам аналогам
3.4. Расчеты экспериментов
Выводы к главе 3 .
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ
МЕЖДУ СМЕЖНЫМИ КАНАЛАМИ
4.1. Постановка задачи
4.2. Описание расчетной модели .
4.3. Результаты расчетов
Выводы к главе 4 .
5. ОХЛАЖДЕНИЕ ТВС С ЧАСТИЧНОЙ БЛОКИРОВКОЙ ПРОХОДНОГО СЕЧЕНИЯ.
5.1. Постановка задачи
5.2. Описание расчетных моделей.
5.3. Результаты расчетов
5.4. Исследование зависимости изменения расхода через ТВС
от степени блокировки проходного сечения.
Выводы к главе 5
6. РАСЧЕТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ НА СТЕНДЕ ПАРАМЕТР
6.1. Постановка задачи
6.2. Описание стенда ПАРАМЕТР
6.3. Описание расчетных моделей.
6.4. Результаты расчетов экспериментов с одиночным твэлом
6.5. Результаты расчетов экспериментов на ми твэльной сборке
Выводы к главе 6
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Выведено уравнение, позволяющее определить расход через кассету, а также получено выражение для расчета местного гидравлического сопротивления блокировки, которое можно использовать в программах контурной теплогидравлики при анализе безопасности АЭС. Применительно к реакторам ВВЭР подобные исследования не проводились. С помощью программы ТЕМПА-1Ф (с включенным модулем ТВЭЛ-3) решена сопряженная задача тепломассопереноса в межтвэльном пространстве и термомеханики твэлов в модели ТВС реактора ВВЭР- экспериментального стенда ПАРАМЕТР. Представлено описание основных механизмов, влияющих на условия охлаждения твэлов при раздутии их оболочек. Расчетным образом проанализировано влияние деформации оболочек твэлов на их максимальную температуру в условиях эксперимента на стенде ПАРАМЕТР. Достоверность полученных результатов подтверждается разносторонней проверкой программы ТЕМПА- 1Ф на расчетах тестовых задач, сравнительных расчетах по программам-аналогам и на расчетах экспериментов. Практическая значимость работы состоит в том, что методика расчета процессов тепломассопереноса в активной зоне реализована в виде вычислительной программы ТЕМПА-1Ф, к которой присоединен модуль расчета термомеханики твэла (программа ТВЭЛ-3). ТВС со значительными локальными неоднородностями. Программа ТЕМПА-1Ф введена в опытную эксплуатацию в ФГУП ОКБ «ГИДРОПРЕСС» приказом № от . ПАРАМЕТР. МИФИ-, Москва, . Основное содержание диссертации отражено в публикациях [4 - ] и в отчетах о научно-исследовательской работе [,]. Кроме этого по программе ТЕМПА-1Ф автором разработана и выпущена программная документация ФГУП ОКБ «ГИДРОПРЕСС» [- ]. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка использованных источников. Общий объем диссертации - 7 страниц, включая рисунков, таблиц и список цитированной литературы из 8 наименований на страницах. Во введении обоснована актуальность темы диссертации и дана краткая характеристика современного состояния проблемы, сформулированы цель и задачи исследования, указаны научная новизна и практическая значимость работы, представлены основные защищаемые положения, приведены сведения о структуре и объеме работы, ее апробации и числе публикаций, кратко описано содержание глав. В первой главе ставится задача для данной работы и делается обзор существующих расчетных программ, основанных на поканальной методике, а также экспериментов, направленных на изучение межканального обмена и течения однофазного теплоносителя при блокировке проходного сечения пучка твэлов. Во второй главе описана математическая модель и расчетная методика, реализованная в программе ТЕМПА-1Ф. Для полученных наборов контрольных объемов записываются уравнения сохранения и выводится окончательная система уравнений, заложенная в программу. Описаны замыкающие соотношения и численный метод решения системы уравнений. В третьей главе представлены результаты верификации программы, начиная с расчетов простейших тестовых задач, проведения кросс-верификации и заканчивая сравнением результатов расчетов с экспериментальными данными. В последующих главах решаются практические задачи с использованием программы ТЕМПА-1Ф. В четвертой главе во вводной части представлена проблема, возникшая перед исследователями турбулентного перемешивания теплоносителя в пучках стержней. Затем расчетным путем исследован вопрос влияния на результаты экспериментов но изучению интенсивности турбулентного перемешивания теплоносителя отклонений в геометрии каналов и отклонений в граничных условиях на входе в каналы. В пятой главе обосновывается надежное охлаждение чехловой ТВС реактора ВВЭР-0 в бассейне выдержки при полной блокировке центральной или периферийной части проходного сечения пучка твэлов во второй снизу дистанционирующей решетке. Кроме этого исследуется закономерность изменения суммарного расхода через ТВС при изменении степени блокировки проходного сечения пучка. В шестой главе расчетным путем анализируются результаты экспериментов на стенде ПАРАМЕТР. Дано описание основных механизмов, влияющих на условия охлаждения твэлов при раздутии их оболочек. В заключении приведены основные результаты и выводы, намечены пути дальнейшего развития программы.