верхности твэлов внутри ячеек решетки, частично — в зазорах между
ячейками. Потоки в ячейках взаимодействуют с наклонными пуклев-
ками и приобретают тангенциальные составляющие скорости. Потоки
в зазорах между ячейками движутся в сообщающихся каналах пере-
менной формы, образующихся за счет поворота выходного сечения
ячейки относительно входного на угол 60
◦
. Вытекание потоков из за-
зоров на периферии решетки ограничено ободом (см. рис. 1).
Рассмотрим задачу моделирования гидродинамики и тепломассо-
обмена в потоке, формируемом пучком продольно обтекаемых гладких
стержневых твэлов, размещенных в регулярной треугольной упаковке,
образованной дистанционирующей решеткой.
Для физической модели использованы оболочки твэлов натурной
геометрии с качеством поверхности, соответствующим таковой в со-
стоянии поставки тепловыделяющих сборок (ТВС) ВВЭР потребите-
лю. Сотовая дистанционирующая решетка и другие элементы физи-
ческой модели изготовлены ОАО “МСЗ” с использованием техноло-
гий опытного производства. Тем самым обеспечено геометрическое
подобие трактов теплоносителя в контуре и модели. Продольный раз-
мер пучка твэльных трубок выбран равным
1
,
2
м, достаточным для
формирования стабилизированного течения перед и за решеткой (от-
носительная длина каналов для потока составляет 60 гидравлических
диаметров).
В модели использовался 127-стержневой пучок, включающий в се-
бя 126 оболочек твэлов диаметром 9,1 мм, установленных в правиль-
ной треугольной упаковке с шагом 12,72 мм, и центральную трубку
диаметром 13,2 мм, моделирующую направляющий канал для орга-
на регулирования реактивности. Пучок модели с дистанционирующей
решеткой размещен в шестигранном чехле с размером “под ключ”
147 мм.
Число Рейнольдса течения воды в пучке твэлов ТВС ВВЭР соста-
вляет
5
∙
10
5
. При моделировании использован поток воздуха, физиче-
ские свойства которого при значении средней в пучке скорости около
60 м/с обеспечили значения числа Рейнольдса
4
∙
10
4
. Таким образом,
в физическом эксперименте реализованы меньшие числа Рейнольд-
са, чем в условиях реактора. Число Маха потока в модели достигало
M
э
0
,
2
, в то время как в натурных условиях M
н
6
∙
10
−
3
. Боль-
шие скорости потока в модели приводят к большим значениям чисел
Фруда, которые, однако, малосущественны как в натурном, так и в
модельном течениях.
Оценка влияния числа Маха на характеристики течения в модели
выполнена с использованием усредненного уравнения турбулентного
движения вязкого сжимаемого газа в приближении Буссинеска [4],
которое после строгих преобразований было приведено к виду:
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2011. № 3 19
