ИССЛЕДОВАНИЕ ЛОКАЛЬНЫХ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОТОКОВ В ТВС С ПОМОЩЬЮ ЛАЗЕРНО-ОПТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ
Автор: Павел Дмитриевич Лобанов
Соавторы: Н.А. Прибатурин, С.М. Волков, И.А. Евдокименко, А.И. Светоносов, А.В. Чинак
Организация: Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск
В мире активно проводятся расчетно-экспериментальные кампании, направленные на получение данных по локальной гидродинамике и теплообмену для валидации программ для ЭВМ CFD класса, применяемых при теплогидравлическом обосновании активных зон различных реакторных установок. Одними из наиболее перспективных методов проведения экспериментальных исследований являются лазерно-оптические: лазерная допплеровская анемометрия (ЛДА) и цифровая трассерная визуализация (PIV).
Целью данной работы является экспериментальное исследование локальных гидродинамических параметров в вертикальных пучках твэлов с различным типом дистанционирования.
Разработаны, отлажены и использованы для исследования локальной гидродинамики течения модельного теплоносителя лазерно-оптические (ЛДА, PIV) методики измерения скорости течения в межканальных промежутках. На стенде ИТ СО РАН с универсальным рабочим участком, представляющим 7-ми и 37-ми ячеистые фрагменты экспериментальных моделей ТВС, проведено детальное экспериментальное исследование параметров потоков жидкости в сборках стержней с дистанционирующими решетками. Получены данные по влиянию дистанционирующих решеток на вертикальную составляющую скорости течения по высоте ТВС.
Результаты исследований указывают, что при обтекании дистанционирующих решеток потоком теплоносителя наблюдается неравномерное распределение осевой скорости. Зона действия этой неравномерности начинается сразу же за решеткой и распространяется на расстояние протяженностью в несколько гидравлических диаметров вниз по потоку. На расстоянии больше 10 гидравлических диаметров от решетки отклонение максимального и минимального значений скорости жидкости от среднего не превышает 10 %.
Выполнены детальные измерения гидродинамических параметров восходящего течения жидкости в модели с семью самодистанционирующимися имитаторами твэлов. С использованием высокоразрешающих бесконтактных лазерно-оптических методов получены данные о распределениях осредненной и пульсационной скоростей, спектрам пульсаций скорости при различных расходах (числах Рейнольдса) жидкости, имитирующих режимы вынужденной конвекции и естественной циркуляции, которые могут возникать в реакторной установке. Показаны хорошо соотносимые с геометрической формой имитаторов твэлов распределения осевой и горизонтальной компонент скорости теплоносителя и их пульсаций.
