Труды 4-й РНКТ (2006). Том 6. Дисперсные потоки и пористые среды. Интенсификация теплообмена

Митрофанова О.В., Кокорев Л.С., Токарев Ю.Н., Тумольский В.А., Шишкина Т.Е.
Комплексные исследования вихревой структуры закрученных течений в каналах сложной геометрии

Московский инженерно-физический институт (государственный университет), Россия
Московский энергетический институт (технический университет), Россия

Аннотация

Разработана методика экспериментальных измерений, позволяющая выявить элементы вихревой структуры закрученного течения. В результате проведенных экспериментальных исследований определена толщина зоны пристенного течения с отличной от нуля радиальной скоростью, измерены поля давления и скорости в области присоединения вихря к твердой поверхности вблизи торцевой стенки вихревой камеры и на удалении от неё во внутренней части объёма камеры. На примере использования пакета FLUENT рассмотрена возможность применения стандартных алгоритмов численных методов для расчета сложных вихревых течений в коллекторных системах корпусных ядерных реакторов. Целью предпринятых в настоящей работе экспериментальных исследований является выявление общих закономерностей сложных вихревых течений для разработки адекватных физических моделей, применение которых позволит получить замыкающие соотношения в математической формулировке задач гидродинамики и теплообмена закрученных потоков.

Заключение

Разработана методика экспериментальных измерений полей давления и скорости в пристенном слое закрученного потока и во внутренней области объёма вихревой камеры. Результаты измерений радиальной и окружной компонент скорости потока показывают, что вблизи торцевой стенки вихревой камеры отчетливо проявляются турбулентный пограничный слой и зона возвратного течения за пределами пограничного слоя. Наблюдаемая картина соответствует экмановской форме дрейфового течения [9].

При помощи гидравлических зондов удается также уточнить структуру течения в центральной части вихревой камеры, определить местоположение вращающегося твердотельного ядра и окружающего его слоя спиральных вихрей, обнаруживающихся по разрывной форме течения. Локальные измерения статического давления в объеме камеры позволяют установить координаты и ориентацию спиральных вихрей. Таким образом, использование гидравлических зондов дает возможность получать обширную информацию о структуре закрученного течения.

С помощью пакета FLUENT проведены численные расчёты тестовых задач, соответствующих сложным вихревым течениям однофазного теплоносителя в коллекторных системах корпусных ядерных реакторов.

Работы в области моделирования сложных вихревых и закрученных течений выполняются при поддержке Программы по развитию системы ведущих научных школ – грант РИ-112/001/524 и РФФИ – грант 05-08-01511-a.

Скачать/просмотреть текст доклада (в формате pdf)

Следующая страница: Мусин И.Р., Ефимов А.Л. Расчет теплогидравлических характеристик пластинчатых теплообменников ленточно-поточного типа