Диссертация (Разработка квазиодномерных моделей гидродинамики и теплообмена двухфазных неравновесных потоков на основе универсальной системы замыкающих функций)

2Содержание ..............................................................................................................................................2Основные обозначения (система единиц СИ) и сокращения .............................................................6Введение ...................................................................................................................................................8Глава 1. Обзор моделей теплогидравлики много-(двух)фазных неравновесных потоков ............161.1 Укрупнённая классификация математических моделей двухфазных потоков .........................181.2 Фундаментальные формулировки законов сохранения двухфазных потоков ..........................27§1.2.1 Четырёхполевая двухжидкостная модель потока ................................................................31§1.2.2 Удельная плотность межфазной поверхности раздела........................................................36§1.2.3 Замыкающие соотношения локальных моделей ..................................................................381.3 Выбор моделей и методов решения многомерных задач динамики двухфазных потоков .....40§1.3.1 О взаимосвязи 3D/2D и 1D модулей в разрабатываемых кодах CMFD.............................41§1.3.2 Комбинированные 2D аналитико-численные модели двухфазных потоков .....................44§1.3.3 Конвективно-диффузионная модель распределения паросодержания ..............................49§1.3.4 Одножидкостные коды аномальных эффектов трения и теплообмена .............................521.4 Квазиодномерная (К1М) модель теплогидравлики двухфазных потоков .................................56§1.4.1 Осреднение переменных по сечению контрольного объёма ..............................................58§1.4.2 Общая схема процедуры осреднения и место К1М параметров ........................................60§1.4.3 О взаимосвязи квазиодномерного подхода и модели «пористой среды»..........................64Выводы к главе 1 ...................................................................................................................................67Глава 2.

Основные физико-математические свойства параметров распределений (ПР),учитывающих пространственную распределённость ДНТП ............................................................692.1 Основные свойства ПР Сks для каналов простой геометрии ......................................................74§2.1.1 Аналитические зависимости для параметров распределений Сks ......................................75§2.1.2 Соотношения дополнительности и интегральные балансы для Сks ...................................79§2.1.3 Кинематический и динамический параметры распределений ............................................86§2.1.4 Параметры распределения энтальпии Сk1 и потока энтальпии Сk2 ..................................1002.2 Свойства ПР Сksn для сложных условий и геометрий кольцевых каналов и сборок ТВС ....106§2.2.1 Квадратурное представление ПР для немонотонных профилей переменных ................108§2.2.2 Параметр распределения фазосодержания двухфазного потока CBk0 ..............................112§2.2.3 Основные леммы о суперпозиции ПР в сложных условиях .............................................117Выводы к главе 2 .................................................................................................................................123Глава 3.

Обобщённые К1М аналитические зависимости для трения, тепло-и массообмена ......1243.1 Течение в каналах круглой и щелевой геометрии ....................................................................124§3.1.1 Унифицированное представление профилей параметров в сечении круглой трубы ....1253§3.1.2 Обобщённый коэффициент переноса субстанции .............................................................128§3.1.3 Основное интегральное соотношение для обобщённого коэффициента переноса .......129§3.1.4 Распределение плотности потока субстанции ...................................................................129§3.1.5 Определения и физический смысл форм-факторов Keϕ.....................................................132§3.1.6 Аналитические зависимости для коэффициентов трения, тепло- и массообмена ..........1343.2 Течение в каналах кольцевой геометрии ...................................................................................136§3.2.1 Описание параметров и переменных в кольцевом канале ................................................136§3.2.2 Определение и физический смысл форм-факторов в кольцевых зонах Keϕa...................143§3.2.3 Коэффициенты трения, тепло- и массообмена в зонах кольцевого канала.

....................1443.3 Течение в сборках тепловыделяющих стержней ......................................................................146§3.3.1 Описание параметров и переменных в окрестности твэла в ТВС ....................................147§3.3.2. Определения и физический смысл форм-факторов в кольцевых зонах ТВС.................153§3.3.3 Эквивалентный кольцевой канал и осреднённые по его зонам коэффициенты .............1553.4 Аналитические оценки форм-факторов для коэффициентов трения и теплообмена.Влияние неоднородности профилей плотности и стоков/источников тепла .........................157§3.4.1 Локальные и интегральные форм-факторы профиля плотности (ФФПП) ......................158§3.4.2 Форм-факторы профиля плотности внутренних тепловыделений (ФФВТ)....................161§3.4.3 Замечания о влиянии азимутальной неоднородности. ......................................................165Выводы к главе 3 .................................................................................................................................166Глава 4.

Редукция, анализ и синтез квазиодномерных замыкающих соотношений длякоэффициентов трения тепло- и массообмена в неоднородных потоках .....................................1674.1 Редукция обобщённых К1М зависимостей к частным и закон «соответствия» .....................167§4.1.1 Примеры редукции обобщённых К1М моделей к классическим зависимостям ...........167§4.1.2 Относительные законы трения и теплообмена (круглые и кольцевые каналы) ............170§4.1.3 Квазиодномерная форма сильной аналогии Рейнольдса...................................................173§4.1.4 Квазиодномерное обобщение сильных форм аналогии Рейнольдса................................1764.2 Анализ и сопоставление с К1М моделированием известных приближённых методов .........179§4.2.1 Метод относительного соответствия (МОС) и квазиодномерный подход ......................179§4.2.2 Сопоставление метода обобщённых массовых сил В.К.

Щукина и К1М подхода ........183§4.2.3 Модели «вихревой вязкости» Виткова-Холпанова-Шерстнева (ВХШ) и К1М подход .....1854.3 К1М модели физических эффектов для коэффициентов трения, тепло- и массообмена ......189§4.3.1 Учёт влияния термо-гравитационных и архимедовых эффектов .....................................189§4.3.2 О суперпозиции физических эффектов в квазиодномерном описании ...........................191§4.3.3 Двухзонная К1М модель коэффициентов трения и теплообмена ....................................1934§4.3.4 Аномальное поведение теплоотдачи при «закризисном теплообмене» ..........................2024.4 О применимости фрактальных концепций и метода разделения переменных .......................206Выводы к главе 4 .................................................................................................................................209Глава 5.

К1М метод расчёта теплогидравлических характеристик при кипении с недогревом .2115.1 Физическая формулировка проблемы кипения с недогревом в канале ...................................2115.2 Каноническая форма уравнений неразрывности и энергии......................................................2145.3 Общий вид зависимости для функций генерации и конденсации .........................................2165.4 Двухзонная модель неравновесного потока и замыкающие соотношения .............................218§5.4.1 Получение квадратурной зависимости для функции конденсации .................................219§5.4.2 Параметры распределений и форм-факторы двухзонной модели....................................2205.5 Структура механистических моделей и блок-схема их расчётов .............................................2235.6 Процедура расчёта ........................................................................................................................2265.7 Сравнение расчётных и экспериментальных данных ................................................................227Выводы к главе 5 .................................................................................................................................237Глава 6.

Верификация больших системных кодов (БСК) и внедрение К1М подхода .................2386.1 Анализ отдельных нелинейных эффектов – основа верификации БСК .................................2396.2 Дискриминирующие расчётные тесты на примере кода TRAC ...............................................2406.3 Учёт аномальных эффектов трения и теплообмена в коде RELAP5/MOD3.2 ........................243§6.3.1 Эмпирическая корреляция для неоднородного профиля газосодержания .....................246§6.3.2 К1М модификация кода RELAP5/MOD3.2 .........................................................................249§6.3.3 Расчёты трения и теплообмена неоднородных потоков при низких расходах ...............250Выводы к главе 6 .................................................................................................................................257Глава 7.