МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕТОДОМ LES СМЕШАННОЙ КОНВЕКЦИИ РТУТИ ПРИ ОПУСКНОМ ТЕЧЕНИИ В ВЕРТИКАЛЬНОЙ НЕОДНОРОДНО ОБОГРЕВАЕМОЙ ТРУБЕ В СОПРЯЖЕННОЙ ПОСТАНОВКЕ

摘要

Исследование гидродинамики и теплообмена при турбулентном течении жидких металлов в каналах различной ориентации в пространстве в продольном и поперечном магнитных полях при однородном и неоднородном обогреве стенок в широком диапазоне чисел Гартмана, Рейнольдса и Грасгофа представляет значительный интерес в связи с развитием технологий термоядерного синтеза. В подавляющем большинстве выполненных экспериментальных и численных исследований влияние теплофизических свойств стенки канала на осредненные и пульсационные характеристики течения не анализировалось. В недавно проведенных авторами работах было показано, что использование сопряженной постановки, даже с привлечением упрощенной тепловой модели стенки, позволяет получить значительно лучшее согласие результатов расчета с надежными экспериментальными данными по среднеквадратическим пульсациям температуры жидкости в пристеночной области по сравнению с результатами прямого численного моделирования турбулентности в традиционной постановке, не учитывающей теплофизические свойства стенки трубы. Выполнена верификация подсистемы LES авторского кода ANES в сопряженной со стенкой постановке без какихлибо упрощений реальной стенки трубы с привлечением экспериментальных данных по опускному турбулентному течению ртути в неоднородно обогреваемой вертикальной трубе при отсутствии магнитного поля. Рассмотрены задачи с учетом и без учета свойств стенки при числе Рейнольдса 10~4, числе Грасгофа 6 × 10~7, числе Прандтля 0.025. Дополнительно проведены расчеты в сопряженной постановке с привлечением нескольких популярных моделей для турбулентной вязкости. Результаты расчета сопоставлены с экспериментальными данными. Выполнен анализ влияния учета свойств стенки на различные характеристики течения.