Исследование теплообмена подъемного течения жидкого металла в прямоугольном канале под влиянием сильных тепловых нагрузок применительно к системе охлаждения реактора-токамака

Цель исследования - выявление закономерностей течения жидкого металла в прямоугольном канале в компланарном (поперечном) магнитном поле под действием тепловых нагрузок применительно к перспективным проектам каналов охлаждения бланкета токамака. Руководителем проекта ранее была составлена расчетно-теоретическая модель переноса импульса и тепла в компланарном магнитном поле. В данной работе, как логичное продолжение предыдущих исследований, была разработана модель переноса импульса и тепла, учитывающая влияние термогравитационной конвекции в дополнение к магнитному полю. Путем комплексного исследования (численного и экспериментального) изучались процессы взаимодействия термогравитационной конвекции и магнитного поля при подъемном течении жидкого металла. Для реализации основной цели проекта - создание расчетно-теоретической модели, учитывающей влияние термогравитационной конвекции, - проведены несколько серий экспериментов по исследованию подъемного течения жидкого металла. Первая и вторая серия экспериментов проводились с существенно разными значениями плотности теплового потока. Эксперименты проводились на ртутном МГД-стенде РК-2, находящемся на территории ОИВТ РАН. Конкретным объектом экспериментального исследования были теплофизические характеристики: поля температуры, интенсивности температурных пульсаций, в поперечном сечении канала и вдоль длины канала. После завершения экспериментов и оценки опытных данных была построена зависимость интенсивности переноса импульса и тепла от степени влияния термогравитационной конвекции, которая зависит только от режимных параметров (Re, Gr, Ha). Эксперименты проводились при помощи зондовой методики: шарнирного зонда для поперечных измерений и продольного зонда с установленными на них микротермопарами. После проведения экспериментов, на завершающем этапе проекта, выполнено численное моделирование с помощью модели в системе ANES, осуществлена проверка корректности работы модели для разных сечений канала.