ГАЗОЖИДКОСТНЫЕ ТЕЧЕНИЯ В ЖИДКИХ МЕТАЛЛАХ
Автор: Николай Алексеевич Прибатурин
Соавторы: Николай Алексеевич Прибатурин
Организация: Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН
В отличие от хорошо изученных двухфазных течений воды и газа, газожидкостным течениям в жидких металлах ранее уделялось мало внимания. Для жидких металлов исследование процессов диспергирования газовой фазы производилось для процессов очистки металлов и сплавов, а также непрерывной выплавки стали. В связи с развитием реакторных установок со свинцовым и свинцово – висмутовым теплоносителями роль исследований совместного течения жидкого металла и газа существенно увеличилась. Большая разность плотностей между газом и жидким металлом создает большую плавучесть, действующую на газовую фазу и, соответственно, может повлиять на форму, размер и эволюцию пузырьков, движущихся в жидком металле, структуру и режимы газожидкостного течения. Для того, чтобы правильно уметь предсказывать поведение такой двухфазной среды, необходимо понять применимость существующих в настоящее время моделей двухфазного течения для описания поведения газовой фазы в жидком металле. Такое понимание, прежде всего, идет от постановки и проведения соответствующих экспериментальных исследований, результаты которых можно напрямую сравнивать с известными данными по течениям газа и жидкости с «нормальным» соотношениям плотности фаз.
В докладе обсуждаются постановки экспериментов и полученные результаты экспериментальных исследований структуры и режимов течения двухфазной среды, состоящей из жидкого металла и газовой фазы. Приводятся оригинальные методики измерений размера, частоты отрыва, отрывного диаметра пузырей инертного газа в расплавленном металле, газосодержания, скорости движения газовой фазы, визуализации двухфазного течения, позволившей зафиксировать подробную эволюцию пузырей в жидком металле.
В докладе также приводятся полученные экспериментальные данные по количесственным параметрам, характеризующим поведение газа, в том числе по структуре и режимам газожидкостного течения в жидком металле. Данные некоторых измерений обобщены на основе критериев чисел Рейнольдса, Этвеша и Мортона.
Данные измерений существенно расширяют валидационную базу вычислительных кодов и используются для уточнения расчетных моделей газожидкостного течения в жидком металле.
1. Mosunova, N.A., Alipchenkov, V.M., Pribaturin, N.A., Strizhov, V.F., Usov, E.V., Lobanov, P.D., Afremov, D.A., Semchenkov, A.A., Larin, I.A., Lead coolant modeling in system thermal-hydraulic code HYDRA-IBRAE/LM and some validation results // Nuclear Engineering and Design. 2020. Т. 359. С. 110463.
