Структура восходящего двухфазного газожидкостного потока в режиме естественной циркуляции в наклонном канале в условиях существенного влияния массовых сил

Авторы: Мартынов Д.Р.
Опубликовано в выпуске: #9(26)/2018
DOI: 10.18698/2541-8009-2018-9-372
Раздел: Энергетическое, металлургическое и химическое машиностроение | Рубрика: Ядерные энергетические установки
Ключевые слова: ядерный реактор, гидродинамика, двухфазный поток, естественная циркуляция, наклонный канал, структура потока, визуализация, метод цифровой трассерной визуализации (метод PIV — Particle Image Visualization), потери на трение
Опубликовано: 14.09.2018

Проведено экспериментальное исследование структуры восходящего двухфазного потока в режиме естественной циркуляции в наклонном канале при учете существенного влияния массовых сил. С помощью PIV-метода получены картины течений газожидкостного потока, выявлена их структура, ее особенности, проведена фиксация смены режимов в зависимости от расходного объемного газосодержания. Результаты качественно описывают и визуализируют структуру исследуемого двухфазного потока и подтверждают значительное смещение газовой фазы в верхнюю часть канала, что может привести к возникновению анизотропии распределения напряжений трения по сечению и, как следствие, к изменению интегральных характеристик потока, в том числе потерь давления. Полученные данные могут быть использованы для построения моделей, применяющихся в теплогидравлических расчетах при обосновании безопасности современных проектов ядерных энергетических установок.

Литература

[1] Адамов Е.О., Драгунов Ю.Г., Орлов В.В. Машиностроение ядерной техники. Т. 4. Кн. 1. Москва, Машиностроение, 2005, 960 с.

[2] Емельянов И.Я., Михан В.И., Солонин В.И. Конструирование ядерных реакторов. Москва, Энергоиздат, 1982, 400 с.

[3] Петухов Б.С., Генин Л.Г., Ковалев С.А. Теплообмен в ядерных энергетических установках. Москва, Энергоатомиздат, 1986, 472 с.

[4] Ильченко А.Г., Зуев А.Н., Харитонин И.Е. Исследование работы энергоблока ВВЭР-1000 в режиме естественной циркуляции теплоносителя. Вестник Ивановского государственного энергетического университета, 2008, № 2, с. 49–52.

[5] Кашинский О.Н., Курдюмов А.С., Рандин В.В. Трение на стенке в восходящем снарядном течении в вертикальной трубе. Теплофизика и аэромеханика, 2006, т. 13, № 3, с. 410–416.

[6] Драгунов Ю.Г., Быков М.А., Василенко В.А., Мигров Ю.А. Опыт применения и развитие расчетного кода корсар для обоснования безопасности АЭС с ВВЭР. Теплоэнергетика, 2006, № 1, с. 43–47.

[7] Миронов Ю.В., Радкевич В.Е., Журавлева Ю.В., Кузин А.В., Мокроусов К.А., Яшников Д.А. Верификация теплогидравлических моделей кодов улучшенной оценки на примере модели двухфазного потока кодов RELAP5 и КОРСАР. Атомная энергия, 2004, т. 97, № 6, с. 446–450.

[8] Гизадулин Р.А. Закономерности распределения газовой фазы в жидкости при продувке снизу. Вестник ЮУрГУ. Сер. Металлургия, 2006, № 7, с. 63–68.

[9] Солонин В.И., Перевезенцев В.В., Исаков Н.Ш., Кузеро В.Б. Структура двухфазного адиабатического потока в режиме барботажа воздуха в заполненном водой вертикальном цилиндрическом канале. Машиностроение и компьютерные технологии, 2014, № 6. URL: http://technomag.bmstu.ru/doc/713566.html.

[10] Перевезенцев В.В., Исаков Н.Ш. Диагностика двухфазных течений в вертикальных каналах в режиме естественной циркуляции по пристеночным пульсациям давления. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2015, № 3, с. 17–29.

[11] Bhagwat S.M., Ghajar A.J. Experimental investigation of non-boiling gas-liquid two phase flow in upward inclined pipes. Experimental Thermal and Fluid Science, 2016, vol. 79, pp. 301–318.

[12] Jagan V., Satheesh A. Experimental studies on two phase flow patterns of air–water mixture in a pipe with different orientations. Flow Measurement and Instrumentation, 2016, vol. 52, pp. 170–179.

[13] Thanh K.S., Kwang H.N., Hwan S.H., Hyun Y.S. Experimental study on two-phase flow natural circulation in a core catcher cooling channel for EU-APR1400 using air-water system. Nuclear Engineering and Design, 2017, vol. 316, pp. 75–88.

[14] Saisorn S., Wongwises S. Adiabatic two-phase gas–liquid flow behaviors during upward flow in a vertical circular micro-channel. Experimental Thermal and Fluid Science, 2015, vol. 69, pp. 158–168.