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

. Соби ОТЗЫВ официального оппонента на диссертацию И.А. МЕЛЬНИКОВА МИНОБРНАУКИ РОССИИ «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 фенеральгтое госуларствевное автономное обратовательное учрснсасннс высшего обратованин «Сань-г-Пстербу1и скпй гостнарсгвенный политехнический университета (ФГАОУ ВО оСПБПУв) ИНН 7304040077.

ОГРН 102780250527рч ОКПО 020. 0574 Политехническая уа., "9. С.-петербург. 105251 Телефон 10121 т07-20-95, факс 552-60-Хб Ечва11: о111ссогхроно.го ~т~д~ят в Я Щ иа 1те от В последнее время в мире резко оживился интерес к физике, технике и технологиям термоядерного преобразования энергии.

При этом выявился, в ча- стности, дефицит знаний о гидродинамике и теплообмене МГД-течений в магнитном поле. Это мешает разработке эффективных и безопасных термоядерных реакторов и, в итоге, отдаляет перспективу экономически оправданной реализации всего термоядерного проекта. Значительное разнообразие условий, в которых происходят течение и теплообмен, требует детальных исследований на модельных теплоносителях — с анализом их результатов и выдачей прикладных рекомендаций.

Диссертация И.А. Мельникова восполняет один их существенных пробелов в этой области, а потому актуальность ее не вызывает сомнений, Содержание работы В главе 1 дано общее математическое описание исследуемых процессов. Представлен набор переменных, входящих как в математическую модель, так и в уравнения подобия. Выполнен обзор экспериментальных результатов, полученных в отсутствие и при действии магнитного поля, — как при ламинарном, так и при турбулентном режимах течения.

Обсуждаются упрощающие допущения и модели турбулентности, оправданные и плодотворные в данной области. Автор оправданно сужает задачу своего исследования: делает вывод о том, что, при обилии полезных результатов, течение и теплообмен жидкого металла в вертикальных трубах в поперечном магнитном поле изучено недостаточно, а многие наблюдаемые явления не имеют удовлетворительного толкования. В главе 2 описаны экспериментальные исследования диссертанта. Сформулирована их цель, в качестве модельного теплоносителя выбрана ртуть. Детально и достаточно компактно описан экспериментальный стенд. Много внимания уделено технике эксперимента: описан рычажный зонд для измерения уровня и пульсаций местных температур, представлена, в общих чертах, автоматизированная система.

использованная для обработки опытных данных. Автор описывает методику исследований. Она апробирована в серии предыдущих работ по сходной тематике, и этот обязательный раздел во многом продолжает и развивает обзорную линию работы. Выделен раздел, посвященный метрологии выполняемых измерений; здесь подкупает объективность автора, оценивающего неопределенность отдельных результатов в б...16',4. Наиболее интересны, разумеется, результаты исследований. Данные И.А. Мельникова по конфигурации полей температуры, температурным пульсациям при движении теплоносителя по вертикальной трубе в условиях неоднородного обогрева в поперечном магнитном поле имеют приоритетный характер.

Впервые — применительно к такой конфигурации и граничным условиям — рассчитан коэффициент теплоотдачи. Выявлена область, где существенно влияние свободной конвекции. Показано, что неоднородный обогрев смещает ее границы в сторону больших чисел Рейнольдса, Установлено, что вторичные течения теплоносителя в магнитном поле порождают опасные низкочастотные пульсации температуры. В главе 3 представлены результаты численного моделирования. Здесь роль собственных исследований автора весьма существенна, поскольку результаты расчетов удается сопоставить с полученными в главе 2 уникальными экспериментальными данными. Более того, основываясь на границах установленной области температурных пульсаций, автор предлагает и обсчитывает новую модель, ослабляющую существующие до настоящего времени противоречия между расчетом и опытом. Детально моделируются возмущения, вносимые термометрическим зондом.

Основным результатом главы является создание модели, дающей близкие к наблюдаемым результаты. Заключение полностью соответствует полученным в работе результатам. Оно составлено кратко и понятно, без необоснованных претензий. Научная новизна результатов работы Научная новизна результатов диссертации И.А. Мельникова заключается в получении приоритетных экспериментальных данных по МГД-теплообмену в вертикальной круглой трубе с неоднородным обогревом, находящейся в поперечном магнитном поле. На основе измерения температур и температурных пульсаций, средних и местных коэффициентов теплоотдачи впервые удалось выявить область, где заметно влияние свободной конвекции.

Предложена новая расчетная модель, учитывающая вклад поперечного магнитного поля и свободной конвекции в турбулентный перенос импульса и энергии. На этой основе выполнено численное моделирование в среде АХЕБ20ХЕ. Практическая значимость работы Полученные в работе экспериментальные данные пригодны для тестирования и верификации численных кодов и расчетных моделей, Установленные автором особенности течения и теплообмена (в первую очередь — наличие зоны опасных пульсаций температуры) найдут применение при создании перспективных энергетических установок с жидкометаллическими теплоносителями. Обоснованность и достоверность выводов Основные положения, представленные на защиту, получены на основе фундаментальных физических закономерностей и обширного материала признанных экспериментов.

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием многократно апробированных методов, оценкой метрологи- ческого уровня собственных результатов, их соответствием (в сходных услови- ях) экспериментальным и теоретическим исследованиям других авторов. Объективности результатов и рекомендаций во многом способствует используемая в работе современная автоматизированная система обработки данных. Основные результаты диссертации отражены в 10 публикациях, 2 из которых входят в перечень рецензируемых научных журналов и изданий ВАК РФ; материалы исследований доложены на российских и международных конференциях. Автореферат в достаточной мере отражает содержание диссертации и выводы, к которым пришел автор.

Замечания по работе 1. Режимные параметры, реализованные в работе, существенно отличаются от закладываемых в проекты термоядерных реакторов. Автору следует задуматься над границами, в которых значимы его практические рекомендации. 2. Используемая автором среда АХЕБ20ХЕ не сертифицирована и не верифицирована; это повлияет на доверие специалистов к полученным в диссертации расчетным результатам. 3.

В разделе 2.3.9 представлен расчет погрешности, опирающийся, судя по тексту, исключительно на диссертацию А.А. Шестакова 1б~, нормативным документом, конечно, не служащую. Но в 2012 г. в Российской Федерации введен ГОСТ Р 54500.3-2011/ Руководство ИСО/МЭК 98-3:2008, рекомендующий проводить оценку неопределенности взамен расчета погрешности. Пренебрегать стандартами такого уровня недопустимо. 4.

В хорошо оформленных диссертации и автореферате огорчают стилистические погрешности и синтаксические ошибки. Выводы и заключение по диссертации В целом диссертационная работа И.А. Мельникова является научно- квалификационной работой, в которой изложены новые научно обоснованные технические решения и разработки, имеющие существенное значение для развития страны, а именно: исследованы особенности МГД-течения и теплообмена жидкометаллического теплоносителя в круглых вертикальных трубах при неравномерном обогреве в поперечном магнитном поле. Диссертационная работа «Исследование гидродинамики и теплообмена МГД-течений в вертикальной трубе в поперечном магнитном поле» соответствует требованиям п.9 «Положения о присуждении ученых степеней», предъявляемым к диссертациям на соискание ученой степени кандидата наук, а ее автор Мельников Иван Александрович заслуживает присуждения ему ученой степени кандидата.

технических наук по специальности 01.04.14 — Теплофизика и теоретическая теплотехника. Официальный оппонент: заведующий кафедрой «Теоретические основы теплотехники» ФГАОУ ВО «СПбПУ>>, доктор технических наук, профессор, лауреат Премии Гособразования СССР, член Международной Энергетической Акад ии и Международной академии хоиодаеуаи~~" файн йй е::.,.: Ь"..~йя~4ЮВ~.РЯф е иод« ~; 'ЯЯфЯЯ~~~ о ',~,.-яа ~М-.Я.'и':М4'р. Сапожников .