В пределах начального участка течения в пучке из 55 гладких
стержней, расположенных с относительным шагом правильной тре-
угольной решетки 1,085, составляющего 10. . .15 гидравлических диа-
метров пучка, происходит выравнивание значений статического давле-
ния и кинетической энергии турбулентности по сечению пучка. Уро-
вень кинетической энергии турбулентности за пределами начального
участка соответствует развитому турбулентному течению в каналах.
Таким образом, дросселирование потока на входе в активную зону,
выполняемое входными устройствами, конструктивно совмещенными
с концевыми элементами (“заглушками”) твэлов, позволяет достигнуть
равномерного распределения скорости потока в сечении бесчехловой
активной зоны на расстоянии 10. . .15 гидравлических диаметров пуч-
ка при числе стержней модели 55. Увеличение числа стержней в актив-
ной зоне потребует больших расстояний для достижения равномерно-
го распределения расхода в сечении активной зоны. Оценки показы-
вают, что для зафиксированной в модели начальной неравномерности
скорости протяженность участка выравнивания распределения скоро-
сти в пучке пропорциональна квадрату числа рядов стержней пучка
активной зоны и слабо зависит от числа Рейнольдса течения.
Заключение.
Использование индивидуальных дроссельных
устройств, устанавливаемых на каждом твэле, позволяет получить
равномерное распределение расхода и стабилизированное течение в
трактах охлаждения активной зоны за пределами начального участка
течения в пучке. Протяженность начального участка для исходной
неоднородности расхода от 0,5 до 1,5 можно оценить как
15
. . .
135
гидравлических диаметров пучка при числе стержней в активной зоне
50
. . .
450
.
Особенностью течения в исследованной модели является большой
коэффициент гидравлического сопротивления раздаточного коллекто-
ра и дроссельных устройств, достигающий в сумме 5,5 скоростного
напора потока в активной зоне. Если такие потери могут оказаться
приемлемыми для реакторов, охлаждаемых капельными жидкостями,
то для газоохлаждаемых реакторов необходимо рассмотрение иных ва-
риантов профилирования расхода теплоносителя на входе в активную
зону.
Использование программного комплекса ANSYS CFX v 14.0 и
стандартной (
k
−
ε
)-модели позволяет получить гидравлические харак-
теристики трактов теплоносителя, соответствующие эксперименталь-
ным результатам с погрешностью 5. . . 6%.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Активные
зоны ВВЭР для атомных электростанций / Ю.Г. Драгунов, В.Д. Шме-
лев, В.П. Денисов, И.Н. Васильченко. М.: Академкнига, 2004. 220 с.
22 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2014. № 5
