Инженерные программы: Собственные разработки и решения

Инженерные программы:
Собственные разработки

Инженерные программы:
Трансфер технологий

Измерительные приборы и
оборудование

ГлавнаяИнженерные программы: Собственные разработки и решенияFlowVision

Опыт использования FlowVision:
Атомная энергетика


Разработка методики расчетного анализа теплогидравлических процессов в реакторе на быстрых нейтронах с применением кода FlowVision, pdf: 462КБ
ОКБМ им. И.И. Африкантова, ТЕСИС
В программном комплексе FlowVision проведено численное исследование течения воды в модели реактора в стационарном и динамическом режимах. Разработаны и верифицированы расчетные модели активной зоны (с межканальным пространством) и теплообменников (АТО и ПТО). Разработанная модель позволяет определить мощность теплообменников при заданных параметрах теплоносителя (расход, температура) со стороны контура охлаждения на входе в теплообменники. Сравнение полученного решения с экспериментальными данными показало, что в рамках разработанного подхода к расчетному анализу стационарных режимов средняя погрешность результатов не превышает 5%. Для начального этапа динамического режима средняя погрешность составляет 5–10%. После 2000 с процесса наблюдается значительное отличие расчетных и экспериментальных данных, обусловленное неучетом нестационарных эффектов в процессе теплопередачи в моделях ПТО и АТО.
Расчетные исследования процесса перемешивания неизотермических потоков натриевого теплоносителя в тройнике, pdf: 1765КБ
ОКБМ им. И.И. Африкантова, ТЕСИС
В программном комплексе FlowVision проведено моделирование процесса перемешивания неизотермических потоков натриевого теплоносителя в тройнике для обоснования применимости различных подходов: URANS (Unsteady Reynolds Averaged Navier Stokers), LES (Large Eddy Simulation) и квази-DNS (Direct Numerical Simulation) для предсказания осциллирующего характера течения в зоне смешения и получения температурных пульсаций. Проведенные расчеты показали следующее:
- подход URANS воспроизводит средние значения температур с удовлетворительной погрешностью. Подход требует гораздо меньших, по сравнению с LES и DNS, вычислительных и временны́х ресурсов. Недостатком является невозможность воспроизведения осциллирующего характера течения теплоносителя и температуры.
- подходы LES и DNS, также удовлетворительно воспроизводят средние значения температур в потоке. Оба подхода показывают осциллирующее решение. Расчётные амплитуды колебаний температуры превышают экспериментальные. Спектральные плотности мощности в контрольных точках в потоке натрия удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными. Недостатком этих подходов являются значительно большие затраты вычислительных и временны́х ресурсов.

Применение кода FlowVision при анализе эффективности системы контроля герметичности оболочек ТВЭЛ быстрого натриевого реактора, pdf
ОКБМ Африкантов, г.Нижний Новгород, ТЕСИС
Одним из основных защитных барьеров на пути распространения радиоактивных веществ в реакторе является оболочка тепловыделяющего элемента (ТВЭЛ), исключающая, при ее целостном состоянии, выход продуктов деления из топлива в теплоноситель. В реакторах на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем функцию контроля герметичности оболочек твэл выполняет специальная система, одной из подсистем которой является секторная система контроля герметичности оболочек твэл (ССКГО).
Полученные в работе результаты подтверждают консервативность (со значительным запасом – более двух раз) проектных данных по чувствительности и эффективности ССКГО перспективного реактора на быстрых нейтронах большой мощности.
После соответствующей верификации на базе планируемых экспериментов с метрологической сборкой на реакторе БН-800, расчеты с применением разработанной методики позволят оптимизировать проведение дорогостоящих экспериментальных исследований по калибровке ССКГО на перспективном реакторе с большей мощностью.

Исследование гидродинамики обратного клапана на моделях и сравнение с результатами расчётов по CFD-кодам, pdf
ОКБМ Африкантов, г.Нижний Новгород, ТЕСИС
В системе аварийного отвода тепла инновационного реактора с жидкометаллическим теплоносителем ключевым элементом является обратный клапан (ОК) автономного теплообменника (АТО), перекрывающий течение теплоносителя в системе в режимах нормальной эксплуатации реактора и открывающий течение теплоносителя в режимах, требующих подключения системы аварийного отвода тепла.
В процессе конструирования обратного клапана был выявлен ряд проблемных вопросов:
- не изученность гидродинамики обратных клапанов подобного типа;
- отсутствие верифицированных методик расчёта обратных клапанов пассивного принципа действия, в том числе с использованием CFD-кодов;
- отсутствие экспериментальных данных для верификации выполненных и выполняемых расчётов ОК.
Результаты работы:
- выполнены гидродинамические исследования в обоснование конструкции обратного клапана системы аварийного отвода тепла реактора с жидкометаллическим теплоносителем
- получены данные о гидродинамических параметрах модели ОК, геометрически полностью соответствующей обратному клапану АТО проектируемой системы аварийного отвода тепла
- проведённые исследования подтвердили что, конструкция клапана способна выполнять требуемые от неё функции в составе системы аварийного отвода тепла реактора, гидродинамические параметры клапана близки к величинам, полученным расчётным путём
- расчётная методика, даёт результаты, хорошо согласующиеся с экспериментальными значениями. Отличие расчётных параметров клапана от экспериментальных значений вероятнее всего обусловлено сложностью гидродинамических процессов в проточной части клапана и всей системы в целом.

Исследование применимости коммерческих cfd-кодов для моделирования процессов тепломассопереноса в жидкометаллическом теплоносителе , pdf: 769КБ
ОКБМ им. И.И. Африкантова, Нижний Новгород
В моделях турбулентности, реализованных в большинстве CFD программных комплексах (ANSYS CFX, STAR-CCM+,FlowVision, Fluent и др.), для учёта теплопереноса используется аналогия Рейнольдса – аналогия между теплообменом и переносом количества движения в турбулентном потоке. В жидких металлах вследствие большой теплопроводности и малой вязкости,распределение полей скорости и температуры существенно различаются друг от друга. Таким образом, теплоперенос в средах с Pr<<1 (например, жидкие металлы) существенно отличается от механизма теплопереноса в средах с Pr~1 (воздух, водаи др.) и использование моделей турбулентности с аналогией Рейнольдса для моделирования теплогидравлических процессов с натриевым теплоносителем может привести к некорректным результатам.
В данной работе представлены результаты численного моделирования течения натрия в круглой трубе с помощью коммерческих CFD-кодов: ANSYS CFX, STAR-CCM+, FlowVision и их сравнение с аналитическим решением.

Использование URANS подхода для определения пульсаций температуры при перемешивании трех разнотемпературных струй натрия, pdf: 1,41МБ
ОКБМ им. И.И. Африкантова, ТЕСИС
В работе представлены результаты численного моделирования перемешивания трех разнотемпературных струй натрия в рамках URANS подхода. Расчёты проводились в программном комплексе FlowVision.
Полученные результаты демонстрируют возможность применения URANS подхода с использованием стандартной k-ε модели совместно с моделью турбулентного теплопереноса LMS для получения достоверных результатов как по средним значениям параметров течения, так и по пульсациям температуры на основных энергонесущих частотах. В отличие от подхода [Kimura, Nishimura, Kamide], предложенный подход позволяет адекватно предсказать пульсации температуры во всей области течения.

Методика моделирования течения металлического теплоносителя в первом контуре ядерного реактора, pdf: 4,05МБ
ТЕСИС, Москва
Предлагается методика моделирования работы первого контура ядерного реактора с металлическим теплоносителем. Ключевая идея методики заключается в декомпозиции большой и сложной задачи на отдельные независимые подзадачи и их дальнейшей связи через согласованные граничные условия. Описывается функционал FlowVision, позволяющий упростить расчеты, не теряя точности получаемого решения. Рассказывается о применении модификаторов — элементов, изменяющих решение и расчетную область. Идеи данной методики могут быть использованы для решения любых сложных и трудоемких задач.

РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ТУРБУЛЕНТНОГО ТЕПЛОПЕРЕНОСА ДЛЯ ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКОГО НАТРИЕВОГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ И ЕЁ ВЕРИФИКАЦИЯ, pdf: 1,06МБ
ОКБМ им. И.И. Африкантова, Нижний Новгород, ТЕСИС, Москва
Рассматривается проблема численного моделирования процессов тепломассопереноса в реакторах на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем с помощью коммерческих Computational Fluid Dynamics (CFD) программных комплексов. Показано, что используемая в большинстве моделей турбулентности аналогия Рейнольдса не позволяет учитывать особенности теплопереноса в жидкометаллическом теплоносителе. Представлены результаты по разработке модели турбулентного теплопереноса LMS (Liquid Metal Sodium), учитывающей специфику натриевого теплоносителя. Это удалось сделать за счёт включения в систему уравнений модели выражения для турбулентного числа Прандтля, введения поправки, учитывающей гравитационную анизотропию турбулентного теплового потока, и тепловой пристеночной функции. Модель реализована в CFD коде FlowVision, совместима с k−ε моделями турбулентности, и может применяться как в высокорейнольдсовых (с пристеночными функциями), так и в низкорейнольдсовых (без пристеночных функций) расчётах течения натрия. Выполнена верификация модели LMS на основе данных, полученных на стенде TEFLU (Карлсруэ, Германия), предназначенном для экспериментального моделирования процессов перемешивания разнотемпературных потоков натриевого теплоносителя. Опытным путём исследовано три режима течения: со свободной конвекцией, переходный и с вынужденной конвекцией. Для этих режимов представлены результаты численного моделирования, полученные посредством коммерческих CFD программных комплексов ANSYS CFX, Star-CD, Fluent, FlowVision с моделью LMS и без неё. Показано, что результаты, полученные в программном комплексе FlowVision с моделью LMS, лучше согласуются с экспериментальными данными, чем результаты, полученные в других программных комплексах.

Численное моделирование процесса расхолаживания реактора БН, pdf: 595КБ
ОКБМ им. И.И. Африкантова, Нижний Новгород, ТЕСИС, Москва
В настоящее время в ОКБМ ведется разработка проекта реактора четвертого поколения БН-1200. Одним из принципиальных решений является введение в корпус реактора БН-1200 оборудования системы аварийного отвода тепла - САОТ, предназначеной для отвода остаточных тепловыделений, от остановленного реактора к конечному поглотителю – атмосферному воздуху. С использованием программного комплекса FlowVision проведено исследование теплогидравлики, стратифицированного потока в элементах контура циркуляции реактора БН-1200 в различных режимах эксплуатации. Подтверждена эффективность пассивной системы аварийного отвода тепла с погружными теплообменниками. Показана эффективность использования методов вычислительной гидродинамики при обосновании теплогидравлических характеристик реакторов на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем.

Расчетно-экспериментальные исследования течения теплоносителя в верхней камере реактора MONJU, pdf: 1122КБ
ОКБМ им. И.И. Африкантова, Нижний Новгород, ТЕСИС, Москва
Для расширения круга верификационных примеров и дополнительного тестирования было выполнено численное моделирование процессов естественной и вынужденной конвекции натрия в верхней камере реактора MONJU по программе FlowVision с использованием модели турбулентного теплопереноса для натриевого теплоносителя LMS. Результаты моделирования во FlowVision удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными, как в номинальном режиме, так и в режиме расхолаживания. Отличие рассчитанных в номинальном режиме значений температуры от экспериментальных, в точках установки верхних датчиков составляет менее 3%. В нижней части термозонда измеренные в эксперименте значения больше на 10-15%. Показания датчиков температуры, полученные в результате моделирования в FlowVision первых 240с режима расхолаживания, отличаются от экспериментальных данных менее чем на 10%. С течением времени (360 с и 600 с), уменьшение рассчитанной температуры в верхней части камеры, происходит быстрее, чем при измерении в эксперименте: отличие в показаниях датчиков до 30%. В нижней части камеры погрешность расчета температуры менее 7%.

Применение периодических граничных условий к теплогидравлическому расчету ТВС с оребренными твэлами (часть1), pdf: 605КБ
Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники, Москва
Для решения задачи сопряженного теплообмена в теплоносителе и теплопроводности в твэлах реактора БРЕСТ-ОД-300, охлаждаемого жидким свинцом, использовался FlowVision. Рассматривается вариант конструкции тепловыделяющей сборки реактора, в которой твэлы дистанционируются двухзаходной проволочной навивкой на твэле.
Основная цель трехмерных расчетов состояла в сопоставлении результатов расчета коэффициента гидравлического трения и числа Нуссельта с известными экспериментальными зависимостями.
Анализ полученных данных показал, что расчеты по коду FlowVision хорошо согласуются с экспериментальными зависимостями: для различных параметров отклонение составляет от 4% до 9%.
   
Применение периодических граничных условий к теплогидравлическому расчету твс с оребренными твэлами (часть 2), pdf: 447КБ
Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники, Москва
В ядерных реакторах широко применяются тепловыделяющие сборки с оребренными твэлами различных типов. Витые твэлы используются, например, в исследовательском реакторе ПИК и ядерных энергодвигательных установках, а твэлы с проволочной навивкой - в быстрых натриевых реакторах.
Сейчас трехмерный расчет многостержневой ТВС с оребренными твэлами возможен только на мощных многопроцессорных компьютерах (кластерах или суперкомпьютерах). В работе предложено решение трехмерной теплогидравлической задачи для бесконечного пучка твэлов, имеющих витое оребрение и одинаково ориентированных в пространстве. Показано на примере проведенных расчетов, что предложенный подход открывает возможность для решения широкого класса трехмерных задач, связанных с теплогидравлическим расчетом бесконечных решеток твэл или теплообменных труб.
Сертификация системы моделирования движения жидкости и газа FlowVision, pdf: 390КБ
ОКБМ им. И.И. Африкантова, Нижний Новгород, ТЕСИС
Основная задача, стоявшая перед экспертами, заключалась в проверке FlowVision на соответствие заявленным свойствам. Достоверность результатов выполненных тестовых задач подтверждалась совпадением их с известным аналитическим решением, либо с результатами натурных экспериментов, либо с результатами, полученными с помощью других пакетов прикладных программ, достоверность которых подтверждена многолетней практикой их использования. В ходе проведенной работы было установлено соответствие FlowVision следующим нормативным документам... и международным стандартам качества серии ISO 9000.
(Подробнее: о сертификации FlowVision)
Расчетная геометрия насоса
Опыт применения FlowVision для оптимизации геометрии реакторной установки ВБЭР-300, pdf: 465КБ
ОКБМ им. И.И. Африкантова, Нижний Новгород
В ОКБМ развернуты работы по созданию реакторных водоводяных установок ВБЭР-300. Один из важных вопросов проектирования - оптимизация тракта первого контура. Для решения задачи были проведены расчёты масштабной модели контура с использованием программы FlowVision, а с целью верификации программы для данного круга задач проведены аэродинамические испытания на модели. Показано, что FlowVision дает удовлетворительное совпадение результатов расчета с экспериментом и может успешно применяться для оптимизации тракта теплоносителя реакторных установок.
Конструктивная схема входного участка

Вернуться к началу страницы

© ТЕСИС, сайты: www.tesis.com.ru; www.flowvision.ru; www.fv-tech.com; www.simulia.ru
Тел./факс: +7(495) 612-4422, 612-4262, info@tesis.com.ru, написать письмо, подписаться на новости
Политика конфиденциальности

Главный офис: 127083, Россия, Москва, ул. Юннатов, дом 18, 7-й этаж, оф.705, схема проезда
Представительство: 603093, Нижний Новгород, ул.Печерский съезд, д.18, офис 29