Структура осредненного течения и массообмена в плотном пучке оребренных тепловыделяющих элементов газоохлаждаемого реактора

ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2017. № 2

УДК 621.039.517

DOI: 10.18698/0236-3941-2017-2-84-98

СТРУКТУРА ОСРЕДНЕННОГО ТЕЧЕНИЯ И МАССООБМЕНА

В ПЛОТНОМ ПУЧКЕ ОРЕБРЕННЫХ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ

ЭЛЕМЕНТОВ ГАЗООХЛАЖДАЕМОГО РЕАКТОРА

А.А. Дунайцев

adunaitsev@mail.ru

В.И. Солонин

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Российская Федерация

Аннотация

Ключевые слова

Приведены результаты моделирования течения газа в

плотном пучке, состоящем из 37 оребренных имитато-

ров тепловыделяющих элементов, заключенных в ше-

стигранном чехле, характеристики экспериментального

стенда, физической модели рабочего участка, системы и

методики измерений. Описана методика построения

расчетных сеток для решеток стержней с использовани-

ем преимущественно гексагональных элементов. Про-

анализированы распределения средних скоростей,

температуры, статического давления, потерь на трение в

пучке, полученные из результатов численного модели-

рования и измеренные в физическом эксперименте с

локальным подогревом потока на входе в пучок и части

имитаторов стержней. Показано, что расхождения

расчетных и экспериментальных данных по характери-

стикам течения связаны с геометрическими отклонени-

ями трактов физической модели от номинальной гео-

метрии трактов, использованной в расчетах. Сделан

вывод о возможности использования SST-модели тур-

булентности для моделирования плотных пучков ореб-

ренных тепловыделяющих элементов

Гидродинамика, массообмен, пучок

стержней, ячейка, канал, числен-

ное моделирование, вычислитель-

ная гидродинамика, стержневой

тепловыделяющий элемент, ло-

кальный нагрев, интенсификация

теплообмена, скорость, темпера-

тура, потери на трение, стати-

ческое давление

Поступила в редакцию 03.10.2016

Введение.

Возрастающий интерес к разработке газоохлаждаемых реакторов для

автономного электроснабжения [1] повышает актуальность исследования со-

временных трехмерных моделей турбулентного течения и тепломассообмена

для обоснования теплогидравлических характеристик их активных зон [2, 3].

Требования референтности используемых в разработках моделей турбу-

лентности определяют необходимость выполнения физического эксперимента в

условиях подобия теплогидравлическим процессам, протекающим в трактах

газоохлаждаемого реактора. Результаты экспериментов являются базой для ва-

лидации кода. Исследования гидравлических и массообменных процессов вы-

полнены на модели, содержащей пучок из 37 имитаторов тепловыделяющих

элементов (твэлов) с номинальным относительным шагом треугольной решетки

1,096 мм, дистанционированных четырехзаходной навивкой (ребро по ребру) с

относительным шагом навивки ребер 17,875 мм. Результаты экспериментов при