ВЛИЯНИЕ НЕОДНОРОДНОСТИ ОБОГРЕВА НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА В ПРИСУТСТВИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ПРИ ВСТРЕЧНОЙ СМЕШАННОЙ КОНВЕКЦИИ В ПРЯМОУГОЛЬНОМ КАНАЛЕ

Авторы

Беляев И.А.^1,2, Разуванов Н.Г.¹, Краснов Д.С.³, Свиридов В.Г.^1,2

Организация

¹ Объединенный институт высоких температур Российской академии наук, Москва, Россия
² Национальный исследовательский университет Московский энергетический институт, Москва, Россия
³ Технический Университет Ильменау, Ильменау, Германия

Беляев И.А.^1,2 – заведующий лабораторией, кандидат технических наук. Контакты: 125412, Москва, Ижорская ул., 13, стр. 2. Тел.: (495) 484-25-92; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript..
Разуванов Н.Г.¹ – ведущий научный сотрудник, доктор технических наук.
Краснов Д.С.³ – старший научный сотрудник, кандидат физико-математических наук.
Свиридов В.Г.^1,2 – заведующий отделом, доктор технических наук.

Аннотация

В статье приводятся данные, обобщающие экспериментальные исследования опускного течения жидкого металла в прямоугольном канале под воздействием поперечного магнитного поля, приложенного вдоль длиной стороны канала. Рассматриваемая конфигурация имитирует условия бланкетного модуля термоядерного реактора типа токамак. В качестве модельного жидкого металла применяется ртуть. Эксперименты проводятся с помощью подвижного зонда с микротермопарой, погружаемого внутрь канала, в некоторое сечение, в котором затем по точкам измеряются профили осредненной и пульсационной температуры. Измерение температуры и её статистических характеристик позволяет сформировать представления о структуре течения. Совместное влияние электромагнитных сил и сил плавучести приводит к образованию в потоке вторичных по отношению к основному течений, которые вызывают пульсации температуры высокой амплитуды и низкой частоты. В работе анализируются температурные сигналы, сопровождающие пульсирующее течение жидкого металла под воздействием сильного поперечного магнитного поля и существенной тепловой нагрузки. Различные конфигурации приложенной тепловой нагрузки, а именно симметричный и несимметричный обогрев, порождают различные по структуре и статистическим характеристикам, но общие по своей природе явления. В условиях симметричной тепловой нагрузки наблюдаются пульсации квазигармонического типа. В условиях несимметричной тепловой нагрузки наблюдаются периодические всплески температуры. Для формального различения типов наблюдаемых пульсаций предложено использовать коэффициент гармонических искажений сигнала. Полученные результаты полезны для понимания закономерностей МГД-теплообмена и верификации численных методов исследований.

Ключевые слова
жидкий металл, ртуть, МГД, теплообмен, зондовые измерения, прямоугольный канал, смешанная конвекция

Полная версия статьи (PDF)

Список литературы

1. Рачков В.И., Сорокин А.П., Жуков А.В. Теплогидравлические исследования жидкометаллических теплоносителей в ядерных энергетических установках. Теплофизика высоких температур, 2018, том 56, № 1, с. 121–136.

2. Wong C.P.C. et al. Overview of liquid metal TBM concepts and programs. Fusion Engineering and Design, 2008, vol. 83, no. 7, pp. 850–857.

3. Zmitko M. et al. The European ITER test blanket modules: Progress in development of fabrication technologies towards standardization. Fusion Engineering and Design, 2016, vol. 109, pp. 1687–1691.

4. Kovalenko V.G. et al. Progress in design development and research activity on LLCB TBM in Russian Federation. Fusion Engineering and Design, 2016, vol. 109, pp. 521–531.

5. Aiello G. et al. Development of the helium cooled lithium lead blanket for DEMO. Fusion Engineering and Design, 2014, vol. 89, no. 7. pp. 1444–1450.

6. Smolentsev S. et al. Dual-coolant lead—lithium (DCLL) blanket status and R&D needs. Fusion Engineering and Design, 2015, vol. 100, pp. 44–54.

7. Belyaev I.A. et al. Features of MHD heat transfer in simple channels. Magnetohydrodynamics, 2018, vol. 54, no. 3, pp. 245–259.

8. Беляев И.А. и др. Оценка влияния пульсаций температуры на конструкцию жидкометаллического модуля реактора-токамака. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Термоядерный синтез, 2018, том 41, № 1, с. 41–52.

9. Поддубный И.И. Исследование гидродинамики и теплообмена жидкого металла применительно к условиям термоядерного реактора. Дисс. канд. техн. наук. Москва, МЭИ, 2016.

10. Поддубный И.И. и др. Исследования режимов теплообмена при течении жидкого металла в условиях термоядерного реактора. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Термоядерный синтез, 2015, том 38, № 3, с. 5–15.

11. Костычев П.В. и др. Особенности теплообмена при течении жидкого металла в вертикальном канале в компланарном магнитном поле. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Термоядерный синтез, 2017, том 40, № 3, с. 68–77.

12. Zikanov O., Listratov Y.I., Sviridov V.G. Natural convection in horizontal pipe flow with a strong transverse magnetic field. Journal of Fluid Mechanics, 2013, vol. 720, pp. 486–516.

13. Беляев И.А., Разуванов Н.Г., Свиридов В.Г. Метод расчета смешанной МГД-конвекции в вертикальном канале. Теплофизика высоких температур, 2018, (в печати).

УДК 621.039.6.536.24

Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2018, выпуск 5, 5:8

БРОНД-3.1

Архив

2018, Спецвыпуск