1 ФГУП «НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им. А.П. Александрова» Ю.В. ЮДОВ DIRECT NUMERICAL SIMULATION DNS 5-я международная научно-техническая. - презентация

1 1 ФГУП «НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им. А.П. Александрова» Ю.В. ЮДОВ DIRECT NUMERICAL SIMULATION DNS 5-я международная научно-техническая конференция "Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР" г. Подольск, 29 мая – 1 июня 2007 г. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТВС НА ОСНОВЕ МЕТОДОВ DNS

2 2 Физическая область моделирования (без учета ДР)DNS Поперечное сечение фрагмента тепловыделяющей сборки Сечение моделируемого канала x y 30 0 x

3 3 Система уравнений сохраненияDNS – уравнение сохранения массы – уравнение сохранения количества движения (в неконсервативной форме) – уравнение сохранения энергии (в консервативной форме) 1 =, 2 =, 3 = z *

4 4 Модификация уравнения сохранения энергии DNS среднесмешанная температура средняя по сечению канала скорость потока

5 5 Численная реализация DNS -система уравнений Навье-Стокса и переноса энергии решается в обобщенных координатах на частично разнесенной сетке -конвективные члены аппроксимируются по схеме против потока пятого порядка точности -интегрирование уравнений сохранения по времени осуществляется по трехэтапной схеме Рунге-Кутта второго порядка точности -уравнение Пуассона для поля давления решается многосеточным методом -реализован параллельный алгоритм на основе метода декомпозиции области

6 6 Декомпозиция области DNS физическое пространстворасчетное пространство

7 7 Распределение гидравлических параметров DNS расчет по методике тест (Япония) Радиальные профили продольной скорости Распределение интенсив- ности турбулентности ( =15 ) расчет по методике тест (Япония) 0 30

8 8 Вторичное течение ( =-15 ) DNS Распределение азимутального компонента скорости ( =-15 ) Сечение моделируемого канала x y 30 0

9 9 Распределение теплового потока вдоль границы между ячейками DNS турбулентный ламинарный

10 10 Коэффициенты обмена DNS - коэффициент межъячеечного турбулентного перемешивания - коэффициент сопротивления в продольном направлении - средний коэффициент теплообмена с твэлами, или число Нуссельта (Nu) расчет по методике расчет по корреляциям x x различие Nu (справочник) (Kim-Chang) (справочник) 7.3% -16.0% 6.8% 4.00 x (Rogers-Tahir)3.0% 4.70 x (Rogers-Rosenhart)21.0%

11 11 Физическая область моделирования (с учетом ДР) DNS Поперечное сечение фрагмента тепловыделяющей сборки y x Сечение моделируемого канала

12 12 Заключение DNS На основе DNS разработана методика определения коэффициентов межъячеечного перемешивания и теплообмена с поверхностью стержней установившегося турбулентного потока в тепловыделяющей сборке с треугольной упаковкой. Влияние дистанционирующих решеток не учитывается. Методика программно реализована в виде параллельного алгоритма, основанного на технологии декомпозиции области. Эффективность параллельного алгоритма составляет 85%. Проведено тестирование разработанной программы по имеющимся в литературе данным DNS по гидродинамическим параметрам. Получено хорошее согласование по коэффициентам межъячеечного перемешивания и теплообмена со значениями, рассчитанными по эмпирическим корреляциям.