Введение к работе
Актуальность темы. Во многих современных технических устройствах и технологических процессах широко используются пористые среды, образованные плотными слоями твердых частиц. Теп-лофизические процессы в них оощепринято описьгаать в ра тсах континуальной модели. Важной практической областью применения математического моделирозания процессов в пористых средах является энерготехника и, в том числе, ядерная энергетика.
В настоящее время в качестве одного из перспективных источников высокопотенциального тепла рассматр. .заются высокотемпературные газоохлаждаеиые реакторы СВТГРЗ с шаровыми тепловыделяющими элементами Ствэлшга), Необходимой составной частью работ по созданию таких установок является развитие средств вычислительного эксперимента для моделирования процессов в переходных и аварийных режимах. Теплогидравлические процессы в активной зоне таких установок эффективно описываются в рамках модели пористого тела.
Одной из наиболее тяжелых авария ВТГР является прекращение циркуляции теплоносителя в первом контуре при полном отказе аварийной системы теплоотвода. Из-за дороговизны и сложности натурного эксперимента математическое моделирование аварийных режимов является наиболее рациональным методом изучения теплофизических процессов в активной зоне и оборудовании. Анализ проблема показал, что отечественные расчетные методики ориентированы в основном на номинальный режим, а при анализе нестационарных процессов используются упроаешше модели.
Цель работы.
-
Расширение функционального наполнения ППП НЕПТУН за счет разработки я численной реализации иерархии моделей переноса в пористых средах при обеспечении сквозного счета сопряженных задач конвективного теплообмена.
-
Разработка моделей теплообмена в активной зоне ВТГР и в других технических устройствах, содержацих пористые конструктивные элементы.
-
Проведение вычислительных экспериментов на основе разрасо-
тайных моделей для анализа теплового состояния активної! ооны ВТГР в аварийном режиме.
Научная новизна. В разработанной версии программы НЕПТУН в ед чую иерархическую модель сопряжены звестные в литературе модели переноса в рамках континуального описания пористых сред. Обобщенная форма записи нестационарных двумерных уравнений позволила путем варьирования коэффициентов построить схему сквозного счета для области, включающей в себя полость,' пористые и сплошные среды. С помощью методики вычислительного эксперимента проведено уточнение параметров гидродинамической модели. Построена математическая модель сопряженного теплообмена в активной зоне ВТГР и окружающих ее элементах конструкции. В рамках принятых модельных представлений проанализировано развитие тепловых и конвективных процессов при аварии и прекращением принудительной циркуляции теплоносителя в первом контуре для двух установок данного типа.
Практическая ценность. Прикладной пакет программ ориентирован на пользователей, не обязательно являющихся специалистами в области численных методов, и может быть использован для моделирования теплообмена в различных техничгских устройствах, содержащих пористые среды. Пользователь имеет возможность выбора модели теплообмена в пористой среде в соответствии с заложенным в программу принципом иерархичности. Результати численного моделирования аварийных режимов ВТГР использованы в отрасли для анализа работоспособности проектируемых установок.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на научно-технических семинарах каф-здри '"Энергетические машины и установки" ЮТУ им. Н. Э; Баумана в 1989-1990 годах, на Мекотралевых семинарах "Атомно-водородная энергетика и технология" в ИАЭ ни. 'Л.В.Курчатова в 19S5 и 1937 годах, на 1-й Республиканской научно-практической конференции МНТЦ "Узгелиотехника" в 1088 году, на советско-западногерманском семинаре "Безопасность ВТГР" в 1989 году.
Публикации.. Основные результаты диссертации отражаны в 5 печатных работах. По материалаы работы выпущено 3 отчета.
Структура и. объем работы. Диссертация состоит из введе-
ния, четырех глав и заклвчения. Работа изложена на 136 страницах, содержит 6 таблиц, 44 рисунка, список литературы -109 наименования.