Математичне й комп’ютерне моделювання конвективного теплообміну в паливних касетах ТВЕЛів за різної форми та упаковки стрижнів

Анотація

Робота складається з трьох розділів і має інформаційно-узагальнюючий характер із зазначенням перспективних напрямів подальших досліджень. Перший розділ «Метод R-функцій у математичному моделюванні конвективного теплообміну в паливних касетах з ТВЕЛами» присвячено застосуванню нових конструктивних засобів методу R-функцій для математичного й комп’ютерного моделювання упаковок ТВЕЛів із різними типами симетрії, а також дослідженню конвективного теплообміну в ґратках ТВЕЛів і впливу виду упаковки на розподіл швидкості й температури. Розглянуто восьмигранну касету з 37 ТВЕЛами, упакованими за трьома схемами: циклічною, шаховою й коридорною. Зазначено, що при побудові рівнянь касети з пучками ТВЕЛів за новою методикою кількість R-операцій і, відповідно, час розрахунку істотно зменшилися. Спираючись на отримані результати, зроблено висновок, що при циклічній упаковці отримуємо максимальну температуру. Розглянуто також схему реактора, касети якого являють собою шестигранні кожухи, де в кожному розміщено по 91 ТВЕЛу як з шаховою, так і циклічною упаковкою. У другому розділі «Теплогідравлічний розрахунок касет ТВЕЛів при порушенні симетрії упаковки стрижнів» розглянуто шестигранна паливна касета із 169 ТВЕЛами й шаховою упаковкою, а також підвищення температури у разі порушення симетрії упаковки і при збереженні паралельності стрижнів, і у разі викривлення одного з них. Третій розділ «R-функції, ТВЕЛ з полізональним оребренням оболонки і теплообмін при русі рідини» присвячено побудові рівнянь різних поверхонь оребрення ТВЕЛів і дослідженню гідродинамічних і температурних полів при полізональному оребренні оболонки. При цьому завдяки використанню апарату тензорного аналізу здійснено перехід у криволінійну неортогональну (гвинтову) систему координат. Зосереджено увагу на тому, що математичне моделювання й пов’язаний із ним комп’ютерний експеримент незамінні в тих випадках, коли натурний експеримент неможливий або ускладнений з тих чи інших причин. Крім того, робота з математичною моделлю процесу і проведення обчислювального експерименту дають змогу відносно швидко і без істотних витрат досліджувати властивості й поведінку процесу в різних ситуаціях. Достовірність методів, результатів і висновків підтверджена порівнянням із відомостями, раніше наведеними в літературі, результатами аналізу чисельної збіжності розв’язків й обчисленням нев’язки.