Авторы
Корсун А.С., Круглов В.Б., Меринов И.Г., Федосеев В.Н., Харитонов В.С.
Организация
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Москва, Россия
Аннотация
Представлен обзор работ по описанию процессов тепломассопереноса в пористых структурах типа пучков стержней или труб, обтекаемых потоком теплоносителя. Рассматриваются вопросы осреднения уравнений тепломассопереноса и уравнений модели турбулентности. Отмечаются следующие основные результаты выполненных исследований.
Для установления вида связи средних потоков тепла и импульса со средними температурами и скоростями жидкости возможно использование теории матричных полиномов с включением в число аргументов вектора, характеризующего направление потока и степень ориентированности пористой структуры.
С помощью упомянутого подхода получено, что тензор сопротивления, связывающий силу сопротивления при обтекании пучка стержней жидкостью с вектором скорости, может зависеть от угла обтекания пучка.
Определен вид тензора эффективной теплопроводности теплоносителя, обтекающего стержневую сборку. Тензор содержит четыре параметра, которые представляют собою «опорные» коэффициенты эффективной теплопроводности при определенных сочетаниях направлений векторов скорости потока и градиента температуры по отношению к оси сборки твэлов.
Предложено соотношение определяющее связь тензора эффективных напряжений с полем осредненных скоростей, которое содержит три «опорных» коэффициента эффективной вязкости.
Для замыкания осредненных уравнений тепломассопереноса в ориентированных стержневых структурах предлагается определение эффективных коэффициентов переноса импульса и тепла с помощью разработанной авторами интегральной модели турбулентности.
Особое внимание уделяется обсуждению задач, требующих проведения дальнейших исследований.
Ключевые слова
тепломассоперенос, пучки стержней, модель анизотропного пористого тела, интегральная модель турбулентности, эффективные коэффициенты переноса импульса и тепла
Полная версия статьи (PDF)
Список литературы
1. Whitaker S. Diffusion and dispersion in porous media // AIChE Journal. – 1967. – N.13. – Р.420-427.
2. Lee K., Howell J.R. Forced convective and radiative transfer within a highly porous layer exposed to a turbulent external flow field // "Proceedings of the 2nd ASME/JSME Thermal Engineering Joint Conference". V.2. Р.377-386.
3. Wang H., Takle E.S. Boundary-layer flow end turbulence near porous obstacles // Boundary-Layer Meteorol. N.74. Р.73-78.
4. Travkin V.S. Discussion: «Alternative models of turbulence in a porous medium, and related matters» // ASME J. Fluids Eng. – 2001. V.123. Р.931.
5. Lage J.L., de Lemos M.J.S., Nield D.A. Modeling turbulence in porous media //Transport phenomena in porous media II, edited by Derek B. Ingham end Ioan Pop. – Pergamon. 2002. Р.198-230.
6. Marcelo J.S. de Lemos. Turbulence in porous media modeling and applications // Elsevier Ltd. 2006.
7. Корсун А.С. Эффективная теплопроводность пористых структур, составленных из пучков стержней или труб // Тепломассообмен ММФ_4 Труды IV Минского международного форума. – Минск. – 2000. Т.10. С.242-250.
8. Корсун А.С., Маслов Ю.А, Меринов И.Г., Харитонов В.С. Эффективная теплопроводность теплоносителя, омывающего стержневую сборку // Труды РНКТ-4. Т.7 Изд. – М: МЭИ, 2006. С.235-238.
9. Корсун А.С., Пономарев В.А. Тензор эффективных напряжений в потоке, обтекающем структуры типа пучков стержней или труб. Теплогидравлические аспекты безопасности активных зон, охлаждаемых водой и жидкими металлами // Теплофизика 2008. – Обнинск: ГНЦ РФ ФЭИ, 15-17октября 2008. – С.138-139.
10. Smith G.F. On isotropic function of symmetric tensors, skew-symmetric tensors and vectors // Int. J. Engng. Sci. Pergamon Press, 1971. – V.9. Р.899-916.
11. Корсун А.С., Викулова С.В. К определению сопротивления анизотропного пористого тела // Труды Второй Российской национальной конференции по теплообмену. В 8 томах. Т.5 Двухфазные течения. Дисперсные потоки и пористые среды. М.: Издательство МЭИ, 1998. С.215-218.
12. Корсун А.С., Круглов А.Б., Круглов В.Б., Одинцов А.А., Харитонов В.С. Экспериментальное исследование сопротивления при угловом обтекании пучков стержней. – Теплогидравлические аспекты безопасности активных зон, охлаждаемых водой и жидкими металлами // Теплофизика 2008. – Обнинск: ГНЦ РФ ФЭИ, 15-17 октября 2008. – С.51-52.
УДК 621.039.553.34
Вопросы атомной науки и техники. Cер. Ядерно-реакторные константы, вып. 2014, 2, 2:9
