РНФ 17-79-10442 «Исследование теплообмена жидкометаллического теплоносителя в условиях, характерных для систем охлаждения термоядерного реактора типа ТОКАМАК»

О проекте:

На базе экспериментального комплекса НИУ МЭИ – ОИВТ РАН были получены опытные данные по гидродинамике и теплообмену МГД-течений в ограниченном диапазоне режимных параметров. Были рассмотрены течения жидкометаллического теплоносителя в круглой трубе и прямоугольном канале для наиболее вероятных МГД-конфигураций. Полученные данные могут быть использованы для верификации и валидации численных моделей и кодов при моделировании работы теплообменного аппарата в условиях реального реактора. Для проведения полномасштабных экспериментов в ОИВТ РАН был спроектирован, построен и введен в эксплуатацию специализированный исследовательский МГД-стенд РК-3. Стенд позволяет изучать закономерности гидродинамики и теплообмена любой реализуемой в условиях ТЯР МГД-конфигурации. РК-3 позволяет существенно расширить диапазон доступных режимных параметров и исследовать фундаментальные закономерности МГД-теплообмена. Тем не менее, на практике первоочередное значение имеют упрощенные инженерные расчетные коды, основанные на эмпирических корреляциях, которые позволят сократить время проектирования и существенно повысить эффективность использования вычислительных мощностей. Таким образом, целью данной работы является создание простых инженерных моделей, основанных на обобщении и систематизации доступных экспериментальных данных по МГД-теплообмену в прямоугольных каналах, а также разработка и тестирование расчётного кода для моделирования работы жидкометаллической системы охлаждения реактора ИТЕР.

В рамках данного проекта предлагается последовательно решить следующие задачи:

  1. Обобщение и систематизация доступных экспериментальных данных по МГД-теплообмену в прямоугольных каналах;
  2. Разработка упрощенной модели турбулентного переноса импульса и энергии при течении жидкого металла в магнитном поле для проведения инженерных расчетов;
  3. Разработка и отладка расчетных кодов модели для проведения CFD расчетов;
  4. Выполнение тестовых расчетов течения жидкого металла в прямоугольном канале для подтверждения корректности расчетов с использованием разработанной модели на аналитических тестах (верификационные расчеты) и экспериментальных данных (валидационные расчеты).