Разработка и адаптация вихреразрешающей измерительной системы для проведения верификационных экспериментов на крупномасштабной модели ядерного реактора
Another Title
Development and Adaptation of Vortex Realizable Measurement System for Benchmark Test with Large Scale Model of Nuclear Reactor
Bibliographic entry
Разработка и адаптация вихреразрешающей измерительной системы для проведения верификационных экспериментов на крупномасштабной модели ядерного реактора = Development and Adaptation of Vortex Realizable Measurement System for Benchmark Test with Large Scale Model of Nuclear Reactor / С. М. Дмитриев и др. // Приборы и методы измерений : научно-технический журнал. - 2017. – Т. 8, № 3. – С. 203-213.
Abstract
Последние десятилетия развитие методов прикладных расчетов теплогидравлических процессов, происходящих в ядерном реакторе, ознаменовано бурным ростом вычислительных мощностей суперкомпьютеров (High Performance Computing, HPC), способствующих активному внедрению методов вычислительной гидродинамики (английская аббревиатура CFD). Использование таких программ для обоснования технико-экономических показателей, в особенности безопасности ядерных реакторов, требует проведения всесторонней верификации математических моделей и самих CFD-программ. Целью работы являлась разработка и адаптация измерительной системы, обладающей характеристиками, необходимыми для ее применения в составе верификационного экспериментального стенда. Стенд предназначен для исследования процессов смешения потоков теплоносителя с различными физическими свойствами (например, концентрацией растворенных примесей) внутри крупномасштабной модели реактора. Основной метод, применяемый для регистрации пространственного поля концентрации в области смешения, – метод пространственной кондуктометрии. В ходе работы создан измерительный комплекс, включающий пространственные кондуктометрические датчики, систему вторичных преобразователей и программное обеспечение. Разработаны методики калибровки и нормировки результатов измерений. В ходе первой серии экспериментов получены осредненные поля концентрации примеси в потоке теплоносителя, нестационарные реализации измеряемой локальной проводимости, проводился их спектральный и статистический анализ. Проведено сравнение полученных данных с претестовыми CFD-расчетами, выполненными в программе ANSYS CFX. Совместный анализ полученных результатов позволил выявить основные закономерности исследуемого процесса, продемонстрировать возможности созданной измерительной системы в части получения экспериментальных данных требуемого для верификации «CFD-качества». Проведенная адаптация пространственных датчиков позволяет провести более обширную программу экспериментальных исследований, на основе которой будет создан банк данных и необходимых обобщений. Полученная информация дает возможность ответить на ряд вопросов, связанных с масштабированием результатов CFD-расчетов на натурные параметры работы водо-водяных ядерных реакторов.
Abstract in another language
The last decades development of applied calculation methods of nuclear reactor thermal and hydraulic processes are marked by the rapid growth of the High Performance Computing (HPC), which contribute to the active introduction of Computational Fluid Dynamics (CFD). The use of such programs to justify technical and economic parameters and especially the safety of nuclear reactors requires comprehensive verification of mathematical models and CFD programs. The aim of the work was the development and adaptation of a measuring system having the characteristics necessary for its application in the verification test (experimental) facility. It’s main objective is to study the processes of coolant flow mixing with different physical properties (for example, the concentration of dissolved impurities) inside a large-scale reactor model. The basic method used for registration of the spatial concentration field in the mixing area is the method of spatial conductometry. In the course of the work, a measurement complex, including spatial conductometric sensors, a system of secondary converters and software, was created. Methods of calibration and normalization of measurement results are developed. Averaged concentration fields, nonstationary realizations of the measured local conductivity
were obtained during the first experimental series, spectral and statistical analysis of the realizations were carried out. The acquired data are compared with pretest CFD-calculations performed in the ANSYS CFX program. A joint analysis of the obtained results made it possible to identify the main regularities of the process under study, and to demonstrate the capabilities of the designed measuring system to receive the experimental data of the «CFD-quality» required for verification. The carried out adaptation of spatial sensors allows to conduct a more extensive program of experimental tests, on the basis of which a databank and necessary generalizations will be created. The received information allows to answer a number of questions related to scaling up the results of CFD calculations at the fullscale parameters of pressurized nuclear reactors.
View/
Collections
- Т. 8, № 3[11]