1 ОПИСАНИЕ АНИЗОТРОПНЫХ СВОЙСТВ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА ПРИ ТРЕХМЕРНОМ МОДЕЛИРОВАНИИ АКТИВНОЙ ЗОНЫ ВВЭР А.С. Корсун, Ю.А. Маслов, И.Г. Меринов, В.Б. Круглов, В.А.Пономарев, В.С. Харитонов Московский инженерно-физический институт (государственный университет), Россия Обсуждаются проблемы модели пористого тела обусловленные, в основном, анизотропией пористой структуры. Рассмотрение проводится применительно к структурам типа пучков стержней или труб.

2 МОДЕЛЬ ПОРИСТОГО ТЕЛА VЖVЖ V ТВ V = V Ж + V ТВ

3 УРАВНЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ И ТЕПЛОПЕРЕНОСА В докладе обсуждаются проблемы описания: - анизотропии сопротивления - анизотропии теплопереноса - анизотропии диффузионного переноса импульса

4 АНИЗОТРОПИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ Корсун А.С Викулова С.В. К определению сопротивления анизотропного пористого тела.// Труды Второй Российской конференции по теплообмену. В 8 томах. Т.5 Изд. МЭИ, М, 1998, стр

5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ l нач l кон Δ p поп l нач l кон l нач l кон

6 ФРАГМЕНТЫ РАБОЧИХ УЧАСТКОВ Угол обтекания – 45°Угол обтекания – 90°

7 ЭФФЕКТИВНЫЙ ТЕПЛОПЕРЕНОС В ЖИДКОСТИ молекулярная теплопроводность турбулентной теплопроводность перенос за счет скоростей отклонения теплоперенос через стержни

8 ТИПЫ АНИЗОТРОПИИ ТЕПЛОПЕРЕНОСА Первый тип - и

9 ТИПЫ АНИЗОТРОПИИ ТЕПЛОПЕРЕНОСА Второй тип - и Согласно теории матричных полиномов:

10 ДИНАМИЧЕСКАЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ Корсун А.С. Эффективная теплопроводность пористых структур, составленных из пучков стержней или труб // Тепломассообмен ММФ Тр. IV Минского межд. форума. Минск: ИТМО, Т.10. С. 242 – 250.

11 ОПОРНЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ ДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

12 УПРОЩЕННЫЙ ТЕНЗОР ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ в системе координат с осью z, направленной вдоль пучка А.С. Корсун, И.Г. Меринов, В.С. Харитонов. Эффективная теплопроводность теплоносителя, омывающего стержневую сборку. Труды РНКТ-4. Т.7, с

13 АНИЗОТРОПИЯ ПЕРЕНОСА ИМПУЛЬСА Установление связи тензора эффективных напряжений в потоке обтекающем стержневую сборку с полем осредненных скоростей Аргументы тензора напряжений

14 АНИЗОТРОПИЯ ПЕРЕНОСА ИМПУЛЬСА Принцип независимости процессов от системы отсчета (C. Truesdell) - тензор, описывающий переход к новой системе отсчета

15 АНИЗОТРОПИЯ ПЕРЕНОСА ИМПУЛЬСА Теория матричных полиномов

16 АНИЗОТРОПИЯ ПЕРЕНОСА ИМПУЛЬСА Согласно теории матричных полиномов для - функции инвариантовКоэффициенты

17 Тензор напряжений получен в виде: или в компонентах Гидродинамика анизотропных пористых структур. Научный отчет МИФИ. Декабрь АНИЗОТРОПИЯ ПЕРЕНОСА ИМПУЛЬСА

18 АНИЗОТРОПИЯ ПЕРЕНОСА ИМПУЛЬСА Опорные коэффициенты вязкости z y x z u z (y) z y x z u y (x) z y x z U y (z) y)

19 АНИЗОТРОПИЯ ПЕРЕНОСА ИМПУЛЬСА Эффективное давление - коэффициенты давления при чисто продольном и чисто поперечном обтекании сборки стержней

20 АНИЗОТРОПИЯ ПЕРЕНОСА ИМПУЛЬСА В системе координат с осью z, направленной вдоль пучка: (при и ) где

21 ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ Результаты исследования по развитию модели пористого тела, описанию анизотропии переноса тестируются и внедряются в программный комплекс ТРЕТОН, разработанный на кафедре теплофизики МИФИ для расчета трехмерных нестационарных процессов теплообмена и гидродинамики в пористых структурах типа сборок твэлов.

22 ПОДОГРЕВЫ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В СБОРКАХ АКТИВНОЙ ЗОНЫ модель пористого тела поканальное приближение

23 b МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕМЕШИВАЮЩЕЙ РЕШЕТКИ

24 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕМЕШИВАЮЩЕЙ РЕШЕТКИ

25 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕМЕШИВАЮЩЕЙ РЕШЕТКИ

26 СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ

27 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ Q, кВт/л

28 ТЕПЛОПЕРЕНОС СКОРОСТЯМИ ОТКЛОНЕНИЙ Корсун А.С., Викулова С.В. Эффективная теплопроводность вдоль сборки твэлов при ее продольном обтекании. Труды конф. «Теплофизика 98», Обнинск,1998г., Обнинск, Изд. ГНЦРФ-ФЭИ, 1998, т.1, с Корсун.А.С., Сатановский Э.А. Турбулентная дисперсия Тейлора-Эриса. Научная сессия МИФИ Сборник трудов. Т.8, стр

29 ВЛИЯНИЕ МАСШТАБНОГО ФАКТОРА z u0u0 Рассеяние возмущения скоростями отклонений применительно к λ 111 (2.6а) где - дельта функция,, Решая задачу (1) и усредняя полученное распределение по ширине щели можно определить функцию рассеяния для осредненной температуры или нормированной средней температуры (1)

30 ФУНКЦИЯ РАССЕЯНИЯ =0.1, 0.5, 1.0, 2.5, 4.0

31 ФУНКЦИЯ РАССЕЯНИЯ =6.5, 8.5, 11.0, 13.0, 15.0

32 ПАРАМЕТРЫ ФУНКЦИИ РАССЕЯНИЯ -дисперсия функции рассеяния -асимметрия -эксцесс 0,1000,70001,75003,25004,75006,25008,250011,7515,0000 D0,0481,990510,133427,308047,244468,101496, , ,8906 Sk-0,696-0,492-0,3911-0,3244-0,2897-0,2622-0,2352-0, ,1812 Ex-0,595-1,051-1,1159-1,0435-0,9269-0,8147-0,6878-0, ,4290 dD/dt*0.070,0640,35520,68860,88240,95720,98580,99701, ,9974

33 ЗАВИСИМОСТЬ ЭФФЕКТИВНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ ОТ ВРЕМЕНИ

34 ГРАНИЧНЫЕ УСЛОВИЯ НА НЕПРОНИЦАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ Факторы, влияющие на граничные условия: 1. Взаимная ориентация сборки стержней, ограничивающей поверхности и вектора скорости движения жидкости. 2. Форма ограничивающей поверхности - плоская или цилиндрическая. 3. Вид сборки

35 ГРАНИЧНЫЕ УСЛОВИЯ НА НЕПРОНИЦАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ a) Продольное обтекание пучка, расположенного вдоль стенки lСlС u x lСlС.

36 ГРАНИЧНЫЕ УСЛОВИЯ НА НЕПРОНИЦАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ a Поперечное обтекание пучка, расположенного вдоль стенки. Гидродинамика анизотропных пористых структур. Научный отчет МИФИ. Июнь 2006.

37 ГРАНИЧНЫЕ УСЛОВИЯ НА НЕПРОНИЦАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ Обтекание пучка, расположенного перпендикулярно к стенке. Гидродинамика анизотропных пористых структур. Научный отчет МИФИ. Июнь y x

38 АНИЗОТРОПИЯ ПЕРЕНОСА ИМПУЛЬСА Упрощенный тензор напряжений Примем тогда или