Численное исследование тепломассообмена трехкомпонентной смеси в задачах водородной безопасности при авариях на атомных электростанциях

摘要

Одна из важнейших задач водородной безопасности при аварии водо-водяного реактора заключается в оценке возможного количества образующегося водорода, его пространственного распределения в объеме подкупольного пространства защитной оболочки станции и выявлении мест, где концентрация водорода может быть близкой к порогу воспламенения. В трехкомпонентной смеси водород-воз дух-пар под защитной оболочкой более легкий водород может концентрироваться в верхних слоях подкупольного пространства, что увеличивает вероятность воспламенения. В работе описана численная модель для расчета турбулентного тепломассообмена в смеси газов, основанная на вычислительной гидродинамике. При ее разработке малый молекулярный вес водорода и возникающая локальная неоднородность плотности потребовали соответствующего преобразования уравнений движения и турбулентной кинетической энергии. Одним из способов воздействия на стратификацию водорода является поток мелких капель (спрей), который в описываемой методике рассмотрен в рамках двухжидкостной модели. При этом учтены межфазный обмен импульсом, тепло- и массообмен при испарении или конденсации водяного пара на каплях спрея, а также влияние дисперсной фазы на турбулентность. Приведены результаты верификации на экспериментах.