Отзыв оппонента 2 (Исследование гидродинамики и теплообмена МГД-течений в вертикальной трубе в поперечном магнитном поле)

отзыв официального оппонента на диссертацию Мельникова Ивана Александровича «Исследование гидродинамики и теплообмена МГД-течений в вертикальной трубе в поперечном магнитном поле», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 01.04.14 — «Теплофизика и теоретическая теплотехника» Диссертационная работа Мельникова И.А, посвящена экспериментальному и расчетному исследованиям теплообмена при совместном воздействии термогравитационной конвекции и поперечного магнитного поля при опускном течении ртути в вертикальной круглой трубе с неоднородным по периметру трубы обогревом.

Получение надежных экспериментальных данных в такой новой области исследования как смешанная конвекция проводящей среды в магнитном поле представляется актуальной задачей не только с точки зрения фундаментальных исследований теплообмена, но и для решения ряда прикладных задач, связанных с использованием перспективных теплоносителей для термоядерного реактора (ТЯР). При проектировании элементов ТЯР необходимо знать закономерности гидродинамики и теплообмена жидкого металла в магнитном поле, которые существенно зависят от параметров МГД-конфигурации: взаимной ориентации векторов скорости потока и индукции магнитного поля, формы и геометрических размеров канала, ориентации канала в поле силы тяжести, характера обогрева. Детальное исследование возможных МГД-конфигураций является важной практической задачей.

Диссертация представлена на 102 страницах и состоит из введения, трех глав и заключения, содержащего основные выводы по работе. Список цитируемых источников составляет 47 наименований. Во введении обоснована актуальность темы диссертации: перспективность использования жидкого металла в качестве теплоносителя при охлаждении ядерных энергетических установок. В первой главе рассмотрено современное состояние вопроса о воздействии поперечного магнитного поля на гидродинамику и теплообмен при течении жидкого металла в круглой трубе, Отмечено, что исследования теплообмена при опускном течении жидкого металла в вертикальной трубе с неоднородным обогревом в поперечном магнитном поле ранее не проводились. Приведено математическое описание исследуемых процессов.

Во второй главе приведено описание экспериментального стенда ОИВТ РАН, методики исследования, источников основных погрешностей. Представлены полученные результаты экспериментальных исследований температурных полей, средних и локальных коэффициентов теплоотдачи при опускном течснии жидкого металла в трубе с неоднородным обогревом в поперечном магнитном поле в диапазоне определяющих критериев: чисел Рейнольдса Ке=10 — 10', Гартмана На=Π— 600, Грасгофа бг=Π— 0.8 10 . Определена область существенного влияния свободной конвекции в такой МГД-конфигурации.

Показано, что в условиях неоднородного по периметру трубы обогрева граница этой области смещается в сторону больших чисел Реенольдса. В третьей главе содержится математическая постановка задачи, краткое описание среды численного моделирования АХЕБ20ХЕ, описаны различные подходы при моделировании турбулентного переноса при течении жидкого металла в поперечном магнитном поле в круглой трубе. Предложена модель влияния поперечного магнитного поля на турбулентный перенос импульса в рассматриваемой конфигурации течения с учетом одностороннего обогрева.

На ее основе в среде АХЕ820ХЕ разработаны расчетные коды и проведено численное моделирование теплообмена при течении жидкого металла в вертикальной круглой трубе в поперечном магнитном поле. Проведенное сравнение результатов расчета с экспериментальными данными по изменению безразмерной температуры стенки по периметру трубы показало их неплохое соответствие. По диссертационной работе могут быть сделаны следующие замечания. 1. Для иллюстрации степени приближения реализованных в диссертации комбинаций определяющих параметров 1чисел Рейнольдса Ке, Гартмана На и Грасгофа Ог) — На/Ке, Наа/Ке и ОгЖе' к условиям, характерным для каналов охлаждения термоядерного реактора, было бы полезно представить соотношение диапазонов их изменения в эксперименте и в натурных условиях. 2.

Результаты экспериментального исследования, полученные в одном сечении, удаленном от начала зоны обогрева на расстояние 37 калибров трубы, не позволяют судить об эволюции поля температур по длине рабочего участка в магнитном поле. Проведение измерений по длине рабочего участка, дополненное измерениями полей скорости, позволило бы получить более полное представление о воздействии магнитного поля на структуру течения и теплообмена в условиях развития термогравитационной конвекции. 3. Верификация предложенной в диссертации экспоненциальной зависимости турбулентной вязкости от параметра МГД-взаимодействия проведена только для безразмерной температуры стенки.

Расчеты полей температур и скоростей по сечению трубы позволили бы дать более обоснованную оценку этой зависимости. Оценивая диссертационную работу в целом, можно отметить следующее. На экспериментальном МГД-комплексе МЭИ - ОИВТ РАН впервые проведены исследования теплообмена при опускном течении жидкого металла в вертикальной трубе с односторонним обогревом в поперечном магнитном поле. Принципиально новыми представляются полученные в работе экспериментальные данные по теплоотдаче, температурным полям и характеристикам температурных пульсаций в широком диапазоне чисел Рейнольдса и Гартмана.

Эти результаты дополняют и расширяют базу экспериментальных данных, полученных в предшествующих работах на жидкометаллических стендах МЭИ - ОИВТ РАН. Полученные экспериментальные данные позволяют судить о характере локального влияния термогравитации и поперечного магнитного поля на характеристики теплообмена жидкого металла в вертикальной трубе. Они могут быть использованы как в научном плане для верификации кодов численного моделирования МГД - теплообмена, так и при конструкторских проработках теплообменников ТЯР с жидкометаллическим теплоносителем. Достоверность полученных в диссертации экспериментальных результатов и обоснованность выводов диссертационной работы обеспечивается использованием современного оборудования при проведении эксперимента, полной автоматизацией экспериментального стенда, применением отработанной методики измерений и обработки первичных экспериментальных данных, предварительной тарировкой всех используемых первичных датчиков, а также воспроизводим остью полученных опытных результатов и согласованностью их с имеющимися в литературе теоретическими и опытными данными, полученными в близких условиях.

Результаты исследования, представленные в диссертации Мельникова И.А., имеют существенное значение в научном плане для фундаментальных исследований теплообмена. Полученные автором экспериментальные данные имеют несомненную практическую ценность и могут быть использованы для тестирования численных кодов и расчетных моделей. Сделанные по работе замечания в основном относятся к представлению полученных результатов, а также носят характер пожеланий по направлению дальнейшего развития работы.

Основное содержание работы опубликовано в 10 печатных работах, в том числе в 2-х статьях в рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК. Автореферат и опубликованные работы достаточно полно отражают основное содержание диссертации. Заключение. Диссертационная работа по объему, степени обоснованности научных положений, значимости выводов для науки и практики отвечает требованиям ВАК при Минобрнауки РФ, предъявляемым к кандидатским диссертациям, и заслуживает положительной оценки, а ее автор, Мельников Иван Александрович, — присуждения ему ученой степени кандидата технических наук по специальности 01.04.14 — «Теплофизика и теоретическая теплотехника».

Официальный оппонент доктор технических наук, ведущий научный сотрудник Научно-исследовательского института механики Московского государственного университета имени / М.В.Ломоносова ,~~~.;;-., В.Г. Лущ Подпись В.Г. Лущика заверяю Ученый секретарь НИИ механ кандидат физ.-мат. наук М. 1О. Рязанцева Л чцик Вале ий Г иго ьевич ФИО Ученая степень Докто технических на к Место работы Научно-исследовательскоий институт механики ФГБОУ ВПО «Московский государственный ниве ситет имени М,В,Ломоносова Должность Ведущий на ный со дник Почтовый ад ес 119899, Москва, Ми инский и ., 1, Теле он +7 495 939-31-21 е-гпа11 Елйаз а,пе~чпа11.ги Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.15б.04 "-: 'у''-; ,;,'--' Ястребов Арсений Константинович .