Исследование гидродинамики и теплообмена при подъемном течении жидкого металла в МГД-канале

Схема движения теплоносителя в испытательном модуле бланкета Международного термоядерного экспериментального реактора (ITER) организована таким образом, что жидкий металл поочередно проходит опускные и подъемные вертикальные участки прямоугольного поперечного сечения в компланарном магнитном поле в условиях комбинированного обогрева. Анализ литературы показал, что подъемное течение жидкого металла в прямоугольном канале в компланарном магнитном поле пока еще исследовано недостаточно. Использование в качестве модельной жидкости ртути позволило в серии исследований применить зондовые методики, благодаря чему получены подробные характеристики гидродинамики и теплообмена при подъемном течении жидкого металла в компланарном магнитном поле. Полученные экспериментальные данные носили трехмерный характер, так как использовались два зонда - зонд рычажного типа для поперечных измерений и специально сконструированный продольный зонд типа "гребенка" для измерений по длине рабочего участка. Обнаружены интересные с теоретической и важные с практической точек зрения эффекты, а именно: наличие сильной неоднородности в распределении температуры стенки по периметру канала, что требует учета в конструкторских проработках жидкометаллических теплообменников; отсутствие предсказываемого теорией значительного подавления турбулентности магнитным полем; появление на сниженном высокочастотном фоне резких низкочастотных интенсивных всплесков температуры, которые благодаря своему низкочастотному характеру могут легко проникать в стенку, что может вызывать термические усталостные напряжения и потерю прочности канала. Проведено численное моделирование течения ртути в аналогичных условиях. Предложена расчетная модель, для которой выявлены границы ее применимости и намечены пути ее дальнейшего развития.