Мя весьма актуальной для яэу с тяжелыми теплоносителями является проблема предотвращения режимов течения с самопроизвольным образованием крупномасштабных вихрей

Вид материалаДокументы
Подобный материал:

УДК 621.311.25(06) Физико-технические проблемы ядерной энергетики

О.В. МИТРОФАНОВА, П.П. ЕГОРЦОВ

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)


СТРУКТУРА ВИНТОВОГО ПОТОКА

В ОБЛАСТИ ПЕРВОГО КРИТИЧЕСКОГО ПЕРЕХОДА

ДЛЯ КАНАЛА КОЛЬЦЕВОЙ ГЕОМЕТРИИ


В настоящее время весьма актуальной для ЯЭУ с тяжелыми теплоносителями является проблема предотвращения режимов течения с самопроизвольным образованием крупномасштабных вихрей. В целях определения условий критической перестройки поля течения, связанной с упомянутым выше эффектом, предлагается использовать решение о винтовом течении жидкости в кольцевом канале, полученное в работе [1].


Теоретический анализ показывает, что качественная перестройка внутренней структуры закрученного потока в цилиндрических каналах происходит при достижении интенсивностью завихренности потока значения, соответствующего первому собственному числу краевой задачи [1]. На рис.1 (а-в) представлены результаты расчета, полученные с помощью теории Громеки-Бельтрами, отображающие качественную




Рис. 1. Распределение а) – тангенциальной , б) – продольной и в) – радиальной компонент скорости винтового потока при= 20,0; = 19,65; ; г) – визуализация течения [2]


перестройку поля течения, что соответствует визуализированной картине течения, приведенной в работе [2].

Рис. 2 иллюстрирует тот факт, что характерной особенностью поля винтового течения является постоянство полной скорости потока u в

радиальном направлении (рис. 2а), в то время, как осевая , тангенциальная и, в меньшей степени, радиальная компоненты скорости претерпевают изменения, причем изменяется также и по направлению (рис. 2б).



Рис. 2. а) – распределение полной скорости по радиусу и длине кольцевого канала; б) – профили ,,и по ширине кольцевого зазора

Качественное совпадение структуры винтового потока с реальной картиной течения (рис. 1) свидетельствует о том, что в вязкостных потоках при кризисной перестройке течения основную часть объема канала занимают бездиссипативные вихревые структуры, а эффект вязкой диссипации вынесен на границу крупномасштабных вихрей.

Работа выполнена при поддержке Программы по развитию системы ведущих научных школ: НШ-8044.2006.8 и гранта РФФИ 05-08-01511.


Список литературы


1. Митрофанова О.В. Использование теории Громеки-Бельтрами для анализа условий существования макровихревой структуры внутренних закрученных потоков // Тр. 2 Росс. нац. конф. по теплообмену. М.: Изд-во МЭИ, 1998. Т.2. С. 192-196.

2. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1974.




ISBN 978-5-7262-0883-1. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2008. Том 1