Особенности гидродинамического взаимодействия струйных потоков теплоносителя в камерах и каналах сложной формы перспективных ядерных энергетических установок

Целью проведения научного исследования является изучение особенностей гидродинамического взаимодействия разнонаправленных струйных потоков теплоносителя в камерах и каналах сложной формы, характерных для фрагментов основного и вспомогательного оборудования ядерных энергетических установок, а также калибровка коэффициентов численных моделей, реализованных в отечественных комплексах вычислительной гидродинамики, для повышения уровня точности численного моделирования до 90% для локальных (скорость, давление, температура) и до 95% для интегральных (коэффициенты гидравлического сопротивления, доли расхода по параллельным каналам) гидродинамических характеристик потока теплоносителя в каналах сложной формы, состоящих из различных элементов, оказывающих взаимное влияние на формирование, развитие и взаимодействие разнонаправленных турбулентных затопленных и полузатопленных струй. В рамках данного проекта планируется решить следующие задачи: изучение особенностей турбулентного перемешивания струйных потоков теплоносителя в камерах и каналах сложной формы, характерных для фрагментов основного и вспомогательного оборудования ядерных энергетических установок, конструкция которых обуславливает разделение потока на множественные разнонаправленные турбулентные струи, проведение физических экспериментов и формирование на основе их результатов базы данных для валидации программ вычислительной гидродинамики; определение значений эмпирических коэффициентов для численных моделей, реализованных в программах вычислительной гидродинамики, с целью повышения точности расчетного моделирования локальных (скорость, давление, температура) и интегральных (коэффициенты гидравлического сопротивления, доли расхода по параллельным каналам) гидродинамических характеристик потока теплоносителя со взаимодействующими затопленными и полузатопленными струями; численное моделирование процессов турбулентного перемешивания струйных потоков теплоносителя в каналах и камерах, геометрия которых характерна для фрагментов основного и вспомогательного оборудования ядерных энергетических установок нового поколения, с использованием программ отечественной разработки; валидация расчетов на базе полученных экспериментальных данных по интегральным (коэффициенты гидравлического сопротивления, доли расхода по параллельным каналам) и локальным (скорость, давление, температура) гидродинамическим характеристикам в реалистичных моделях фрагментов основного оборудования ядерных энергетических установок, включающего совокупность каналов сложной формы, камер и коллекторов, конструкция которых приводит к формированию струйных потоков, а также к их развитию и взаимодействию между собой. Полученные результаты позволят изучить особенности гидродинамического взаимодействия струйных потоков теплоносителя в отдельных камерах и каналах сложной формы, а также в моделях, включающих совокупность таких каналов, камер и коллекторов, характерных для фрагментов основного и вспомогательного оборудования ядерных энергетических установок, конструкция которых обуславливает разделение потока на множественные разнонаправленные турбулентные струи; получить информацию о взаимном влиянии конструктивных элементов, геометрия которых характерна для фрагментов оборудования перспективных ядерных энергетических установок, на значения коэффициентов гидравлического сопротивления и на распределение локальных гидродинамических характеристик разнонаправленных взаимодействующих струйных потоков теплоносителя; оценить значения эмпирических коэффициентов для численных моделей программ вычислительной гидродинамики, позволяющие повысить точность моделирования процессов взаимодействия затопленных и полузатопленных струй потока жидкости в камерах, коллекторах и каналах сложной формы; получить базы уникальных экспериментальных данных для проведения валидации и верификации трехмерных вычислительных кодов, необходимых для обоснования сложных технических решений при проектировании оборудования предприятиями ГК «Росатом».