Термогидравлический модуль РАТЕГ: модели, методы решения, страница 5

-  Горизонтальный расслоенный режим (2-3)

              ,

              ;

              ρ_i = ρ_g;

              ;

              ,

              .

-  Вертикальный переходной режим (1-12)

              ,

             

              .

-  Горизонтальный переходной режим (2-12)

              ,

             

              .

-  Горизонтальные переходные режимы (2-13, 2-23)

              ,

              ,

               - определены в карте режимов.

-  Горизонтальные переходные режимы (2-123)

              Интерполяцией определяется значение в режиме (2-12), а затем, по аналогии с режимами (2-13) или (2-23), определяется значение в режиме (2-123).

3.2.4.3.2 Коэффициент С₀

-  Вертикальный пузырьково-снарядный режим (1-1)

       С₀₀ = 1.2,        С₀₀ может меняться опцией С00=.

1. Постоянная С₀ включается и меняется опцией С0=.

-  Горизонтальный пузырьковый режим (2-1)

              С₀ = 1.

-  Кольцевые режимы (1-2, 2-2)

              С₀ = 1.

-  Горизонтальный расслоенный режим (2-3)

              С₀ = 1.

-  Вертикальный переходной режим (1-12)

,

             

              .

-  Горизонтальные переходные режимы (2-12), (2-13), (2-123),

              С₀ = 1.

3.2.4.4 Межфазный теплообмен

              Теплообмен между фазами теплоносителя описывается соотношениями:

( 2. 13 )

,                        (13)

,                          (14)

,

.

              Значения A_i, D_i, Nu_ki в общем случае зависят от состояния среды и структуры течения. Используемые в данной версии модуля коэффициенты межфазного теплообмена приведены ниже.

3.2.4.4.1 Вертикальный пузырьковый режим (1-1)

              .

-  Конденсация (cn) T_k < T_sv

             

             

             

             

             

             

             

-  Испарение (ev) T_sv ≤ T_k ≤ T_s

              ,

             

-  Вскипание (fl) T_s < T_k

              ,

             

              θ = 10⁴ ОПЦИЯ: TETA_HFI_TF_GT_TS=10000,

              ,

              .

-  Межфазная поверхность:

              .

3.2.4.4.2 Горизонтальный пузырьковый режим (2-1)

              ,

-  Конденсация (cn) T_k < T_sv

              ,

             

             

             

             

             

             

-  Испарение (ev) T_sv ≤ T_k ≤ T_s

              ,

              λ_if=10^-6.

-  Вскипание (fl) T_s < T_k

              ,

             

              θ = 10⁴ ОПЦИЯ: TETA_HFI_TF_GT_TS=10000,

              ,

              .

-  Межфазная поверхность:

              .

3.2.4.4.3 Кольцевые режимы (1-2), (2-2)

              .

-  Конденсация (cn) T_k < T_sv

              ,

             

             

              .

-  Испарение (ev) T_sv ≤ T_k ≤ T_s

              .

              .

-  Вскипание (fl) T_s < T_k

              ,

             

              θ = 10⁴ ОПЦИЯ: TETA_HFI_TF_GT_TS=10000,

              ,

              .

-  Межфазная поверхность:

              .

3.2.4.4.4 Горизонтальный расслоенный режим (2-3)

              .

-  Конденсация (cn) T_k < T_sv

              ,

             

             

-  Испарение (ev) T_sv ≤ T_k ≤ T_s

              ,

              λ_if=10^-6.

-  Вскипание (fl) T_s < T_k

              ,

             

              θ = 10⁴ ОПЦИЯ: TETA_HFI_TF_GT_TS=10000,

              ,

-  Межфазная поверхность:

              .

3.2.4.4.5 Переходные режимы (1-12, 2-13, 2-23, 2-123)

              В этих режимах коэффициенты межфазного теплообмена определяются интерполяцией так же как коэффициенты межфазного трения.

3.2.4.5  Межфазный массообмен

              Интенсивность межфазного массообмена определяется из энергетического баланса на межфазной границе:

.

Отсюда:

.

3.2.5 Взаимодействия теплоносителя со стенками каналов

3.2.5.1 Трение о стенки каналов

3.2.5.1.1 Гетерогенная модель

              Для описания трения о стенки каналов в программе используются модель [ 11 ], [ 20 ]:

             

             

              d_g = 0.0001, d_f = 0.001

             

              C= -2 + ΦT ≥ 2,

             

             

             

              Коэффициент α_wk может определяться двумя способами. По умолчанию (AL_WF =1): α_wk = α_k. Если задана опция AL_WF =2, то:

              ,

              α_wg = 1 - α_wf

              В промежуточных режимах стандартная интерполяция.

3.2.5.1.2 Гомогенная модель

              Гомогенная модель включается по опции WallFriction=3. В этой модели:

             

             

             

              k_wg = α_gρ_gψ

              k_wf = α_fρ_fψ

             

              Re = |G|D/μ

             

3.2.5.1.3 Коэффициенты гидравлического сопротивления

              Коэффициенты гидравлического сопротивления вычисляются по формулам [ 21 ]:

              .

3.2.5.2 Местные сопротивления

              В РАТЕГ местные сопротивления могут учитываться в двух приближениях: локальном (каждое местное сопротивление учитывается индивидуально) и распределенном (несколько сопротивлений заменяются равномерно распределенным по длине участка сопротивлением). Модели отличаются только определением  коэффициентов местных сопротивлений:

.

              Для распределенной модели местных сопротивлений:  (где L – длина участка), а для локальной модели местные сопротивления:  (где ∆z – полусумма длин ячеек сетки, примыкающих к местному сопротивлению).

3.2.5.3 Теплообмен со стенками каналов

              В РАТЕГ04 реализована возможность теплообмена теплоносителя с произвольным числом тепловых элементов. Объемные тепловые потоки от стенки к жидкости – Q_wf, к пару – Q_wg и к межфазной границе – Q_wi получаются суммированием плотностей тепловых потоков от всех тепловых элементов: