Интенсификация и моделирование теплообмена в энергодвигательных установках аппаратов для пилотируемой экспедиции на Марс, страница 6

Расчет выполнен для модели , имеющей длину кольцевого канала раздаточного коллектора 1300 мм и ширину зазора 20 мм. Диаметр  сборного коллектора модели был принят равным 130 мм, а наружный диаметр  перфорированной трубы , обращенной к раздаточному коллектору, 260 мм.

Перепад давления на модельной сборке задавался равным  Па, а величина давления  на выходе из сборного коллектора  Па. При численном расчете коэффициент гидравлического сопротивления перфорированных цилиндрических стенок с пористостью   определялся по соотношениям , справедливым для случая размещения решеток внутри трубы перпендикулярно потоку. Величина пористости засыпки из шаров диаметром 26 мм по высоте и радиусу  канала считалась постоянной и равной .

Это значение, так же как и пористость перфорированных стенок, определялось экспериментально. В расчетах были приняты постоянные шаги интегрирования как по длине модельной сборки , так и по радиусу :  мм,  мм. Шаг по времени рассчитывался один раз по условию Куранта и составил  с. В качестве рабочего тела служил воздух при температуре 300 К. В качестве исходной принималась система уравнений при равенстве нулю обеих составляющих вектора скорости во всей расчетной области и скачке давления  Па на последнем интервале расчетной сетки на выходе из сборного коллектора в начальный момент времени.

Результаты расчетов для профилей  продольной и поперечной составляющих вектора скорости u и v представлены на рис 2, где продольная и поперечная составляющие вектора скорости представлены в масштабах 1мм-1.33  и

0.66  соответственно. Анализ полученных результатов показал, что максимальная разница между расчетными и экспериментальными  значениями не превышала 10%. Из рис. 2 видно, что при равномерной пористости перфорированных стенок практически весь расход воздуха из раздаточного коллектора через шаровую засыпку в сборный коллектор приходится на небольшой участок, прилегающий к глухому торцу раздаточного коллектора.

Максимум продольной компоненты вектора скорости в раздаточном коллекторе смещается к внутренней перфорированной стенке коллектора.

Профили продольной компоненты вектора скорости в сборном коллекторе

Внешне похожи на профили скорости при течении в круглой трубе. Радиальный перепад давления между раздаточным и сборным коллекторами, определяющий интенсивность поперечного перетекания воздуха, распределен неравномерно по длине модели и значительно возрастает при приближении к глухому торцу раздаточного коллектора. Продольная компонента вектора скорости в засыпке у ближайшей к выходу  из раздаточного коллектора ограничивающей стенки  (стенка NMF на рис.1) на несколько порядков меньше, чем радиальная поперечнаякомпонента вектора скорости в этой области.

Рис.1.Расчетная схема активной зоны ТВС реактора с шаровыми твелами.  К статье Б.В. Дзюбенко, А.С. Мякочин,М.Д. Сегаль,Л.П. Смирнов ”Моделирование тепломассообмена в тепловыделяющей сборке с шаровыми твелами при продольно-поперечном течении газа  в космической ядерной энергетической установке”

1- раздаточный коллектор; 2-слой шаровых твелов, 3-сборный коллектор

Рис.2. К статье Б.В. Дзюбенко, А.С. Мякочин,М.Д. Сегаль,Л.П. Смирнов ”Моделирование тепломассообмена в тепловыделяющей сборке с шаровыми твелами при продольно-поперечном течении газа  в космической ядерной энергетической установке”

Результаты расчета составляющих вектора скорости в коллекторной ТВС при Re= , совпадающие с опытными данными , полученными на модели сборки:1- распределение продольной составляющей скорости вдоль раздаточного и сборного коллекторов; 2- распределение радиальной составляющей скорости на входе и выходе шаровой засыпки (при равномерной пористости  перфорированных стенок, ограничивающих шаровой слой  по его длине) .

Список литературы

1.1.1.Дзюбенко Б.В., Сегаль М.Д., Смирнов Л.П. Метод расчета продольно-поперечного течения газа в теплообменнике// Изд. АН СССР. Энепгетика и транспорт. 1991.№2.С.159-167

1.1.2.Дзюбенко Б.В., Ашмантас Л.-В., Сегаль М.Д. Моделирование стационарных и переходных гидравлических процессов в каналах сложной формы. Вильнюс: Pradai, 1994.240с.