Схема для определения коэффициента показана на рисунке 21.
Рисунок 21. Схема для определения коэффициента межъячейкового обмена
Зависимость коэффициента межъячейкового обмена от расстояния после ДР показана на рисунке 22-23.
Рисунок 22. Зависимость коэффициента межъячейкового обмена от расстояния для стандартной ячейки
Рисунок 23. Зависимость коэффициента межъячейкового обмена от расстояния для ячейки НК
4.2 Критерий вихревого воздействия дефлекторов
Интенсивность вихревого воздействия дефлекторов определялась как средний по ячейке момент импульса вращательного движения:
. (6)
Здесь - тангенциальная составляющая скорости теплоносителя, - аксиальная компонента скорости теплоносителя в точке, - радиальное расстояние от центра до точки, в которой измеряются скорости, - минимальное расстояние от центра ячейки до поверхности стержня.
Схема для определения критерия интенсивности вихря приведена на рисунке 24.
Рисунок 24. Схема для определения интенсивности вихря в ячейке
Рисунок 25. Зависимость интенсивности вихря от расстояния для стандартной ячейки
Рисунок 26. Зависимость интенсивности вихря от расстояния для ячейки НК
4.3 Сравнение максимальных температур по сечению модели на участке после ДР
Зависимость максимальных температур по поперечному сечению модели фрагмента ТВС от расстояния после ДР приведены на рисунках 27 и 28.
Рисунок 27. Максимальные температуры по сечению для 16-ти стержневой модели
Рисунок 28. Максимальные температуры по сечению для модели с НК
4.4 Сравнение коэффициента гидравлического сопротивления ДР с различными видами дефлекторов
Отклонение расчетных КГС ДР с дефлекторами с разными углами наклона от расчетных КГС ДР с дефлекторами со стандартным углом наклона приведены в таблице 2.
Исходя из полученных результатов, можно судить о том, что с увеличением угла наклона смесительного дефлектора вида «прямой» гиб, незначительно возрастает перепад давления по высоте ДР, и коэффициент гидравлического сопротивления. Изменение угла линии гиба для дефлектора вида «косой» гиб практически не оказывает влияния на КГС ДР.
Таблица 2.
Коэффициенты гидравлического сопротивления ДР для 2 видов дефлекторов
|
Параметр |
«прямой» гиб |
«косой» гиб |
|
|
Минимальный угол (-5 град) |
0,937 |
0,942 |
|
|
Стандартный угол |
1 |
0,941 |
|
|
Максимальный угол (+5 град) |
1,059 |
0,937 |
Заключение
Разработана расчетная модель фрагмента ТВС реактора типа PWR с использованием CFD-кода CFX-14.0. Выполнено тестирование модели на экспериментальных данных по гидросопротивлению, распределению локальных температур теплоносителя и результатах расчета по ячейковому теплогидравлическому коду КАНАЛ.
Представлен анализ эффективности различных видов смесительных дефлекторов ДР при вариации угла наклона градусов и угла линии гиба градусов.
Для дефлектора вида «прямой» гиб сильный эффект оказывает максимальный угол наклона, однако с увеличением расстояние после ДР интенсивность перемешивания, межъячейковый обмен, интенсивность вихревого воздействия в стандартной ячейке ослабевают быстрее, чем для стандартного угла наклона. Минимальный угол наклона дефлектора оказывает наиболее слабый эффект как в целом по перемешиванию, так и по интенсивности вихря и межъячейкового обмена с увеличением расстояния после ДР.
Для дефлектора вида «косой» гиб варьирование угла линии гиба не привело к значительным изменениям межъячейкового обмена и вихревого воздействия.
Полученные результаты позволяют косвенно судить, что стандартный угол наклона дефлектора обеспечивает оптимальные характеристики перемешивания теплоносителя.
Список литературы
1. ANSYS CFX-Solver Modeling Guide, Release 14.0, Ansys Inc. Southpoint, 275 Tehnology Drive, Canonsburg, November 2010.
2. Моделирование турбулентных течений: учебное пособие, И.А. Белов, С.А. Исаев; Балт. гос. техн. ун-т, СПб, 2001. 108с.