Семинар по аэромеханике
25.10.06 в комн. 240 в 10 ч.
О. Е. Ивашнев
(Мех-мат, МГУ)
ОБ ОСОБЕННОСТЯХ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕЧЕНИЙ ВСКИПАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ
Аннотация
Представлен анализ экспериментов показывающих, что кипение в медленных и скоростных потоках принципиально различно. В первых -- жидкость вскипает на стенках, во вторых -- в объеме. В скоростных или т.н. флешинговых потоках кипение на порядки интенсивнее ("flashing" - вспышка). При моделировании этих двух типов потоков приходится выбирать отличающиеся на порядки числа пузырьков. Для скоростных течений характерны «скачки кипение» -- тонкие области, в которых выделяется до 90% пара.
Высказывается гипотеза, о том, что кипение в обоих типах потоков начинается одинаковым образом -- на стенках. Однако, в скоростных потоках, число пузырьков быстро увеличивается на порядки в результате дробления. Интенсивное дробление приводит к тому, что система быстро "забывает" начальное число пузырьков и кипение становится "объемным". Этот подход открывает путь к построению единой модели кипящей жидкости. Оценки показали, что дробление на ранних стадиях возможно только за счет неустойчивости развивающейся под действием центробежных ускорений поверхности пузырька. Для проверки гипотезы была составлена математическая модель парожидкостного потока. Начальное количество пузырьков выбиралось малым, соответствующим вскипанию на стенках. С ее помощью рассчитаны процессы разгерметизации сосуда высокого давления и течения в соплах Лаваля.
Расчеты показали, что в волне разрежения, возникающей при разгерметизации сосуда высокого давления, появляются участки повышения давления. На этих участках и начинается дробление пузырьков. В результате формируется «волна нуклеации» -- непрерывно выполаживающиеся волна сжатия, в которых происходит дробление пузырьков. Для исследования ее структуры предложен метод, заключающейся в сведении исходной системы уравнений, имеющей три характеристики, к двуххарактеристической. Для расчетов по последней, был применен "метод характеристик", исключающий "схемную вязкость".
Расчеты истечения вскипающей жидкости через сопла Лаваля, при малом начальном числе центров кипения, показали, что сопловые потоки должны сопровождаться существенными автоколебаниями. Причем, расход через сопло должен зависеть от размеров подводящих устройств и конструкции диффузора.
Сопла Лаваля в конструкции атомного реактора являются важным элементом его пассивной системы безопасности. Их назначение – уменьшить потерю теплоносителя в случае разгерметизации трубопроводов. Они и есть т.н. «вставки—ограничители течи». Проведенные исследования ставят под сомнение их основную характеристику – расход.
О. Е. Ивашнев
(Мех-мат, МГУ)
ОБ ОСОБЕННОСТЯХ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕЧЕНИЙ ВСКИПАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ
Аннотация
Представлен анализ экспериментов показывающих, что кипение в медленных и скоростных потоках принципиально различно. В первых -- жидкость вскипает на стенках, во вторых -- в объеме. В скоростных или т.н. флешинговых потоках кипение на порядки интенсивнее ("flashing" - вспышка). При моделировании этих двух типов потоков приходится выбирать отличающиеся на порядки числа пузырьков. Для скоростных течений характерны «скачки кипение» -- тонкие области, в которых выделяется до 90% пара.
Высказывается гипотеза, о том, что кипение в обоих типах потоков начинается одинаковым образом -- на стенках. Однако, в скоростных потоках, число пузырьков быстро увеличивается на порядки в результате дробления. Интенсивное дробление приводит к тому, что система быстро "забывает" начальное число пузырьков и кипение становится "объемным". Этот подход открывает путь к построению единой модели кипящей жидкости. Оценки показали, что дробление на ранних стадиях возможно только за счет неустойчивости развивающейся под действием центробежных ускорений поверхности пузырька. Для проверки гипотезы была составлена математическая модель парожидкостного потока. Начальное количество пузырьков выбиралось малым, соответствующим вскипанию на стенках. С ее помощью рассчитаны процессы разгерметизации сосуда высокого давления и течения в соплах Лаваля.
Расчеты показали, что в волне разрежения, возникающей при разгерметизации сосуда высокого давления, появляются участки повышения давления. На этих участках и начинается дробление пузырьков. В результате формируется «волна нуклеации» -- непрерывно выполаживающиеся волна сжатия, в которых происходит дробление пузырьков. Для исследования ее структуры предложен метод, заключающейся в сведении исходной системы уравнений, имеющей три характеристики, к двуххарактеристической. Для расчетов по последней, был применен "метод характеристик", исключающий "схемную вязкость".
Расчеты истечения вскипающей жидкости через сопла Лаваля, при малом начальном числе центров кипения, показали, что сопловые потоки должны сопровождаться существенными автоколебаниями. Причем, расход через сопло должен зависеть от размеров подводящих устройств и конструкции диффузора.
Сопла Лаваля в конструкции атомного реактора являются важным элементом его пассивной системы безопасности. Их назначение – уменьшить потерю теплоносителя в случае разгерметизации трубопроводов. Они и есть т.н. «вставки—ограничители течи». Проведенные исследования ставят под сомнение их основную характеристику – расход.
2006-10-20
регистрация
наука
экспериментальная база
инновации