Расчетное моделирование теплогидравлических процессов в тепловыделяющих сборках с жидкометаллическим теплоносителем в приближении анизотропного пористого тела

摘要

Представлена модель анизотропного пористого тела, в которой анизотропия переноса учитывается с помощью тензорного определения силы сопротивления, эффективной вязкости и теплопроводности. Модель предназначена для описания тепломассопереноса в тепловыделяющих сборках и трубных пучках. Для замыкания системы уравнений анизотропного пористого тела использована разработанная авторами интегральная модель турбулентности. В целях проверки корректности описания гидродинамики и теплообмена выполнено моделирование в приближении анизотропного пористого тела некоторых гидродинамических и теплогидравлических процессов в стержневых сборках с водным и жидкометаллическим теплоносителем. Представлены результаты моделирования течения эвтектики свинец-висмут в 19-стержневой экспериментальной сборке и воды в 61-стержневой необогреваемой сборке с центральной и угловой локальной блокировкой ее проходного сечения. Также в рамках кросс-верификации выполнено численное моделирование с помощью DNS-кода CONV-3D теплогидравлических процессов в обогреваемом 19-стержневом фрагменте тепловыделяющей сборки реактора БРЕСТ с центральной локальной блокировкой его про- ходного сечения. Расчеты проведены с помощью разработанного программного модуля APMod, реализующего модель анизотропного пористого тела совместно с интегральной моделью турбулентности. Сопоставление результатов расчетов как с экспериментальными данными, так и с результатами моделирования с помощью кода CONV-3D показало, что программный модуль APMod адекватно описывает трехмерные поля скоростей, давления и температуры теплоносителя, возникающие в стержневых сборках при локальной блокировке части их проходного сечения. Это свидетельствует о возможности применения модели анизотропного пористого тела для моделирования теплогидравлических процессов в активных зонах и теплообменном оборудовании перспективных реакторов.