Моделирование стационарного струйного течения газов с различными плотностями в спутном потоке воздуха

Авторы: Голоднов Д.А., Сокуренко Е.Д., Комаров Р.А.
Опубликовано в выпуске: #2(55)/2021
DOI: 10.18698/2541-8009-2021-2-671
Раздел: Энергетическое, металлургическое и химическое машиностроение | Рубрика: Ядерные энергетические установки
Ключевые слова: водородная безопасность, стационарное струйное течение газов с различными плотностями, стандартная линейная k–ε-модель турбулентности, программный комплекс Simcenter STAR-CCM+, математическая модель, инжекция струй газов в канал через сопло
Опубликовано: 17.02.2021

Выполнено моделирование течения газов с различными плотностями в программном комплексе Simcenter STAR-CCM+. Объекты исследования — струи гелия, углекислого газа и воздуха, инжектируемые в спутный поток воздуха, движущегося в канале, через осесимметричное сопло. Описаны математическая модель, базирующаяся на осредненных уравнениях Рейнольдса для смеси несжимаемых газов, замыкаемых стандартной линейной k–ε-моделью, приведены результаты расчета полей средних скоростей. Выполнена валидация расчетной методики по данным физических экспериментов, опубликованных в открытой печати.

Литература

[1] Кириллов И.А., Харитонова Н.Л., Шарафутдинов Р.Б. и др. Обеспечение водородной безопасности на атомных электростанциях с водоохлаждаемыми реакторными установками. Современное состояние проблемы. Ядерная и радиационная безопасность, 2017, № 2(84), с. 26–37.

[2] Molkov V. Hydrogen safety research: state-of-the-art. Proc. 5th Int. Sem. on Fire and Explosion Hazards, 2003, art. 28e43.

[3] Солонин В.И., Марков П.В. Гидродинамика сотовой решетки-интенсификатора, создающей конвективный перенос, для реакторных установок с водой под давлением. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2011, № 3, с. 18–25. DOI: http://dx.doi.org/10.18698/0536-1044-2011-3-18-25

[4] Марков П.В., Солонин В.И. Влияние способа дистанционирования на гидродинамику семистержневого пучка тепловыделяющих элементов. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2013, № 1, с. 38–48.

[5] Гетя С.И., Крапивцев В.Г., Марков П.В. и др. Моделирование температурных неоднородностей в пучке твэлов ТВС ВВЭР-1000. Атомная энергия, 2013, т. 114, № 1, с. 55–57.

[6] Amielh M., Djeridane T., Anselmet F., et al. Velocity near-filed of variable density turbulent jets. Int. J. Heat Mass Transf., 1996, vol. 39, no. 10, pp. 2149–2164. DOI: https://doi.org/10.1016/0017-9310(95)00294-4

[7] Circular air jet. cfd.mace.manchester.ac.uk: веб-сайт. URL: http://cfd.mace.manchester.ac.uk/ercoftac/doku.php?id=cases:case038 (дата обращения: 22.11.2020).

[8] Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М., Наука, 1972.

[9] STAR-CCM+. User guide. Version 2019.3.1. Siemens, 2020.

[10] Белов И.А., Исаев С.А. Моделирование турбулентных течений. СПб., БГТУ, 2001.