Прямое численное моделирование периферийной и внутренней конфигураций модельной сборки твэлов

Прямое численное моделирование периферийной и внутренней конфигураций модельной сборки твэлов

Иващенко В. А., Лобанов П. Д., Яворский Н. И., Токарев М. П., Мулляджанов Р. И.
Сибирский журнал индустриальной математики, 26, 2(94), 74-80 (2023)
Скачать статью

УДК 532.542.1 
DOI: 10.33048/SIBJIM.2023.26.207

Аннотация:

В связи с активным развитием атомной энергетики в мире и в России все большее внимание уделяется вопросам энергоэффективности и безопасности ядерных реакторов. Несмотря на тот факт, что большинство работающих на сегодняшний день реакторов уже очень хорошо изучены, ряд гидродинамических вопросов, связанных с течением теплоносителя вдоль тепловыделяющих элементов, все ещё остаются открытыми. В частности, в данной работе рассматривается эквивалентность течения в периферийной и внутренних областях тепловыделяющей сборки.

Литература:
  1. IAEA Energy, Electricity and Nuclear Power Estimates for the Period up to 2050. Internat. Atomic Energy Agency, 2021. 
     
  2. Meyer L. From discovery to recognition of periodic large scale vortices in rod bundles as source of natural mixing between subchannels — A review // Nuclear Engrg. Design. 2010. V. 240. P. 1575–1588. 
     
  3. Shams A., Kwiatkowski T. Towards the direct numerical simulation of a closely-spaced bare rod bundle // Ann. Nuclear Energy. 2018. V. 121. P. 146–161. 
     
  4. Nek5000 web page https://nek5000.mcs.anl.gov/ 
     
  5. Ivashchenko V.A., Palkin E.V., Ryzhenkov V.O., Mullyadzhanov R.I. POD-analysis of the near field of a turbulent circular jet when mixing gases of different densities // Thermophysics and Aeromechanics. 2021. V. 28, N 1. P. 55–64. 
     
  6. Bobrov M., Hrebtov M., Ivashchenko V., Mullyadzhanov R., Seredkin A., Tokarev M., Zaripov D., Dulin V., Markovich D. Pressure evaluation from Lagrangian particle tracking data using a grid-free least-squares method // Measurement Sci. Technology. 2021. V. 32, N 8. Article 084014. 
     
  7. Zaripov D., Ivashchenko V., Mullyadzhanov R., Li R., Mikheev N., Kähler C. J. On a mechanism of near-wall reverse flow formation in a turbulent duct flow // J. Fluid Mech. 2021. V. 923. Article A20.
     
  8. Patera A. T. A spectral element method for fluid dynamics: laminar flow in a channel expansion // J. Comput. Phys. 1984. V. 54, N 3. P. 468–488.
     
  9. Hesthaven J. S., Gottlieb S., Gottlieb D. Spectral Methods for Time-Dependent Problems. V. 21. Cambridge: Univ. Press, 2007.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект 22-19-00587). Разработка вычислительного кода выполнена в рамках госзадания Институт теплофизики СО РАН.

В. А. Иващенко
  1. Институт теплофизики СО РАН, 
    просп. Акад. Лаврентьева, 1, г. Новосибирск 630090, Россия
  2. Новосибирский государственный университет, 
    ул. Пирогова, 1, г. Новосибирск 630090, Россия

E-mail: ivashchenko@itp.nsc.ru

П. Д. Лобанов
  1. Институт теплофизики СО РАН, 
    просп. Акад. Лаврентьева, 1, г. Новосибирск 630090, Россия
Н. И. Яворский
  1. Институт теплофизики СО РАН, 
    просп. Акад. Лаврентьева, 1, г. Новосибирск 630090, Россия
М. П. Токарев
  1. Институт теплофизики СО РАН, 
    просп. Акад. Лаврентьева, 1, г. Новосибирск 630090, Россия
  2. Новосибирский государственный университет, 
    ул. Пирогова, 1, г. Новосибирск 630090, Россия
Р. И. Мулляджанов
  1. Институт теплофизики СО РАН, 
    просп. Акад. Лаврентьева, 1, г. Новосибирск 630090, Россия
  2. Новосибирский государственный университет, 
    ул. Пирогова, 1, г. Новосибирск 630090, Россия

Статья поступила 18.08.2022 г.
После доработки — 18.08.2022 г.
Принята к публикации 29.09.2022 г.

Abstract:

Due to the active development of nuclear energy in the world and in Russia, more and more attention is paid to the issues of energy efficiency and safety of nuclear reactors. Despite the fact that most of the reactors operating today have already been well studied, some hydrodynamic questions related to the flow of the moderator along the fuel elements still remain open. In particular, this paper considers the equivalence of flow in the peripheral and internal regions of the fuel assembly.

References:
  1. IAEA Energy, Electricity and Nuclear Power Estimates for the Period up to 2050. Internat. Atomic Energy Agency, 2021.
     
  2. Meyer L. From discovery to recognition of periodic large scale vortices in rod bundles as source of natural mixing between subchannels — A review. Nuclear Engrg. Design., 2010, Vol. 240, pp. 1575–1588.
     
  3. Shams A., Kwiatkowski T. Towards the direct numerical simulation of a closely-spaced bare rod bundle. Ann. Nuclear Energy, 2018, Vol. 121, pp. 146–161.
     
  4. Nek5000 web page https://nek5000.mcs.anl.gov/
     
  5. Ivashchenko V.A., Palkin E.V., Ryzhenkov V.O., Mullyadzhanov R.I. POD-analysis of the near field of a turbulent circular jet when mixing gases of different densities. Thermophys. Aeromech., 2021, Vol. 28, No. 1, pp. 55–64. 
     
  6. Bobrov M., Hrebtov M., Ivashchenko V., Mullyadzhanov R., Seredkin A., Tokarev M., Zaripov D., Dulin V., Markovich D. Pressure evaluation from Lagrangian particle tracking data using a grid-free least-squares method. Measurement Sci. Technology, 2021, Vol. 32, No. 8, article 084014.
     
  7. Zaripov D., Ivashchenko V., Mullyadzhanov R., Li R., Mikheev N., Kähler C. J. On a mechanism of near-wall reverse flow formation in a turbulent duct flow. J. Fluid Mech., 2021, Vol. 923, article A20.
     
  8. Patera A. T. A spectral element method for fluid dynamics: laminar flow in a channel expansion. J. Comput. Phys., 1984, Vol. 54, No. 3, pp. 468–488.
     
  9. Hesthaven J. S., Gottlieb S., Gottlieb D. Spectral Methods for Time-Dependent Problems. Vol. 21. Cambridge: Univ. Press, 2007.