Моделирование трехмерных процессов гидродинамики и теплообмена в активной зоне реакторов типа ВВЭР с учетом влияния анизотропии ее структуры на процессы переноса

• Автор: Маслов, Юрий Александрович
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 153 с. : ил.

1.1 Методы моделирования теплогидравлических процессов

1.1.1 Моделирование турбулентных течений на основе СГОкодов

1.1.2 Моделирование теплогидравлических процессов на основе поканального приближения.
1.1.3 Моделирование теплогидравлических процессов на основе приближения пористого тела.

1.2 Анализ результатов и выбор направления исследований.

ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТРЕХМЕРНЫХ ПРОЦЕССОВ ГИДРОДИНАМИКИ И ТЕПЛООБМЕНА В АКТИВНОЙ ЗОНЕ РЕАКТОРОВ ТИПА ВВЭР.

2.1 Основные уравнения модели теплогидравлики активной зоны

в приближении пористого тела

2.2 Замыкающие соотношения модели теплогидравлики активной зоны

2.2.1 Эффективная теплопроводность теплоносителя

2.2.2 Эффективная вязкость теплоносителя

2.2.3 Коэффициент объемного гидравлического сопротивления.
2.2.4 Коэффициент теплоотдачи.
2.2.5 Граничные условия.
ГЛАВА 3 РЕАЛИЗАЦИЯ МОДЕЛИ ТРЕХМЕРНЫХ ТЕПЛОВЫХ
И ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В АКТИВНОЙ ЗОНЕ
РЕАКТОРА ВВЭР1 ООО В ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ ТРЕТОН
3.1 Алгоритм численного решения уравнений теплогидравлики.
3.2 Описание программного комплекса ТРЕТОН для моделирования теплогидравлических процессов в активной зоне.
3.2.1 Структурная схема программного модуля
3.2.2 Описание основных процедур программы.
3.3 Описание программного модуля ТРЕТОНТВС для моделирования теплогидравлических процессов в ТВС.
ГЛАВА 4 ТЕСТИРОВАНИЕ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ТРЕТОН
4.1 Задача о теплообмене в активной зоне с учетом естественной конвекции.
4.1.1 Постановка задачи
4.1.2 Поле скоростей и температур при р рж .
4.1.3 Уравнения для возмущений скоростей и температур
4.1.4 Определение поля скорости в объеме активной зоны.
4.2 Задача о распределении полей температуры, давления и скорости теплоносителя в активной зоне при номинальном режиме работы ВВЭР
ГЛАВА 5 РАСЧЕТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТРЕХМЕРНЫХ ПРОЦЕССОВ ГИДРОДИНАМИКИ И ТЕПЛООБМЕНА В АКТИВНОЙ ЗОНЕ РЕАКТОРА ВВЭР.
5.1 Влияние на теплогидравлические процессы в активной зоне ВВЭР пространственного распределения поля энерговыделения
5.1.1 Теплогидравлические характеристики активной зоны при работе реактора на повышенных уровнях мощности
5.1.2 Влияние уровня энерговыделения на интенсивность внутризонного перемешивания теплоносителя
5.2 Влияние на теплогидравлические процессы в активной зоне ВВЭР1 ООО пониженных уровней мощности и расхода теплоносителя
5.2.1 Теплогидравлические характеристики активной зоны при работе реактора при пониженных уровнях расхода теплоносителя.
5.2.2 Анализ внутризошого перемешивания теплоносителя в условиях
эксплуатации реактора на пониженном уровне мощности.
5.3 Влияние интенсификаторов теплообмена на теплогидравлические процессы в активной зоне ВВЭР
5.3.1 Расчетный анализ теплогидравлической эффективности применения в ТВС интенсификаторов теплообмена турбулизирующего типа
5.3.2 Влияние перемешивающих решеток на тепловой режим ТВС
и активной зоны реактора ВВЭР.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Серия Обеспечение безопасности АЭС, , Выпуск , с. Известия вузов. Ядерная энергетика, , Выпуск 3, с. Разработанный программный комплекс ТРЕТОН внедрен в учебный процесс в виде лабораторного практикума МИФИ. Работа выполнена на кафедре теплофизики НИЯУ МИФИ. Постановка задачи исследования осуществлена совместно с научным руководителем. Разработка программного комплекса, проведение расчетов, обработка и анализ полученных данных выполнены автором самостоятельно или при его непосредственном участии. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка использованных источников. Общий объем диссертации 3 страницы, включая рисунков, таблиц и список использованных источников из наименований. Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, определяются цели и задачи исследования, приводится общая характеристика работы. В первой главе проведен обзор методов расчета теплогидравлических характеристик активных зон реакторов, обзор математических моделей и программных кодов основанных на них, а также особенностей численного моделирования процессов гидродинамики и теплообмена при компоновке активной зоны реакторов типа ВВЭР бесчехловыми ТВС. Во второй главе описывается модель трехмерных процессов гидродинамики и теплообмена в активной зоне реакторов типа ВВЭР в приближении анизотропного пористого тела. Преимуществом модели является учет зависимости компоненты тензора эффективного гидравлического сопротивления, соответствующей поперечному обтеканию, от угла обтекания. Разработана методика учета анизотропных свойств сопротивления таких элементов конструкции ТВС как дистанционирующие решетки и интенсификаторы теплообмена. Представлено описание отклоняющего воздействия ПР на поток теплоносителя в ТВС. В третьей главе представлено описание реализации разработанной методики в программном комплексе ТРЕТОН, описан алгоритм численного решения, приведено описание основных процедур программы. ТРЕТОН. ВВЭР1 ООО для номинального режима работы с независимыми расчетами по аттестованной программе . В пятой главе разработанный прораммный комплекс применяется для расчета теплогидравлических характеристик активной зоны ВВЭР в различных режимах ее работы. Показано влияние энерговыделения на внутризонное перемешивание теплоносителя. Проведены расчеты теплогидравлических параметров активной зоны ВВЭР при пониженных уровнях расхода теплоносителя, когда вклад естественной конвекции в общий расход теплоносителя проявляется наиболее существенно. Приведены количественные оценки влияния межкассетного тепломассообмена на теплофизические характеристики активной зоны. Выполнено моделирование гидродинамических характеристик ТВС с интенсификаторами теплообмена различного типа турбулизирующими и перемешивающими решетками. Оценено влияние перемешивающих решеток, их количества и места расположения в ТВС на основные функционалы безопасности. Показано, что применение перемешивающих решеток позволяет повысить теплотехническую надежность работы ТВС, в том числе при работе реактора на повышенном уровне мощности. В заключении приведены основные результаты работы и сделаны выводы. Компьютерное моделирование является одним из эффективных методов исследования сложных систем. С помощью компьютерных моделей возможно исследовать те процессы, для которых реальные эксперименты затруднены по какимлибо причинам. Компьютерное моделирование заключается в проведении серии вычислительных экспериментов, целью которых является анализ и сравнение результатов моделирования с реальным поведением изучаемых систем. В настоящее время существует множество компьютерных кодов, позволяющих проводить теплогидравлические расчеты активных зон реакторов разного типа. В силу больших затрат вычислительных ресурсов такие исследования выполняются в очень малых областях и используются для анализа поведения и структуры потока. НавьеСтокса усредненных по Рейнольсу v vi . Эти модели позволяют детально описать процессы течения при локальном анализе важных с точки зрения безопасности участков активной зоны и других объектов сложной геометрии.