или проволочной навивки. В области регулярной решетки твэлов, где
геометрия каналов для теплоносителя идентична, формируется квази-
стационарное течение с повышенными характеристиками поперечно-
го переноса (межъячеистого обмена количеством движения, теплотой,
массой). На границах регулярной решетки твэлов с чехлом тепловы-
деляющей сборки или поверхностью направляющего канала органа
регулирования реактора характер течения теплоносителя изменяется.
В этой области дистанционирующая навивка твэлов инициирует попе-
речное (вдоль чехла) поверхности направляющего канала циркуляци-
онное течение, тангенциальные компоненты скорости в котором опре-
деляются направлением навивки. На возникновение подобных цирку-
ляционных течений впервые обратил внимание А. Таунсенд [2].
Сложный характер трехмерного течения в ограниченных поверх-
ностями пучках стержневых твэлов, дистанционированных проволоч-
ной навивкой или ребрами, определяет зависимость интенсивности
межъячеистого обмена, используемого в теплогидравлических расче-
тах каналов охлаждения активных зон [3], от положения ячейки по
отношению к ограничивающей поверхности, от направления обмена.
В связи с отмеченным актуально использование усредненных трех-
мерных уравнений Навье–Стокса (уравнений Рейнольдса) и нелокаль-
ных моделей турбулентности для расчета гидродинамики и тепло- и
массообмена в пучках твэлов реакторов на быстрых нейтронах. Такой
подход позволяет прогнозировать все практически важные характери-
стики течения и тепломассообмена, включая учет влияния геометри-
ческих и иных особенностей трактов охлаждения на характеристики
прогноза.
В настоящей работе анализируется гидродинамика потока в мо-
дельных пучках, состоящих из семи стержней диаметром
d
= 15
мм,
расположенных в узлах правильной треугольной решетки с шагом
s
= 17
мм (относительный шаг 1,133, рис. 1). Дистанционирование
стержней выполнено однонаправленной однозаходной витой прово-
локой и четырехзаходными спиральными ребрами. При этом дистан-
ционирующие элементы одинаково загромождают проходное сечение
теплоносителя. Пучки заключены в шестигранные чехлы с внутрен-
ним размером “под ключ” 49 мм. По периферии пучков размещаются
шесть прутков-вытеснителей диаметром
d
в
= 3
мм, выравнивающих
скорости в причехловой области. Шаг навивки проволоки
T
= 300
мм,
длины пучков
L
= 600
мм (два шага).
Рассчитывается течение потока воздуха, используемого в каче-
стве моделирующей среды в аэродинамических экспериментах, при
Re
= 2
∙
10
4
. Поскольку скорости воздуха в пучке невелики ( M
= 0
,
17
),
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2013. № 1 39
