Расчет скорости, температуры и их флуктуаций в т-образном смесителе воды различной температуры с использованием вихреразрешающих подходов к моделированию турбулентности

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Проведено сравнительное исследование возможностей различных глобальных и зонных вихреразрешающих подходов к моделированию турбулентности для предсказания средних и пульсационных характеристик теплообмена в трубопроводах с T-образными соединениями. Показано, что наилучшее согласие с экспериментальными данными обеспечивает зонный RANS–IDDES-подход. Продемонстрировано, что этот метод применим для расчета более сложных конфигураций с поворотами магистральной трубы, расположенными против потока от Т-образного соединения. Проведено параметрическое исследование таких конфигураций.

Об авторах

А. В. Гарбарук

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Автор, ответственный за переписку.
Email: agarbaruk@cfd.spbstu.ru
Россия, Санкт-Петербург

М. С. Грицкевич

Санкт-Петербургский государственный морской технический университет

Email: agarbaruk@cfd.spbstu.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Boley B.A., Weiner J.W. Theory of Thermal Stresses. N.Y.: John Wiley, 1960. 586 p.
  2. Kimura N., Ogawa H., Kamide H. Experimental Study on Fluid Mixing Phenomena in T-pipe Junction with Upstream Elbow // Nucl. Eng. Des. 2010. V. 240. P. 3055.
  3. Tunstall R., Laurence D., Prosser R., Skillen A. Large Eddy Simulation of a T-Junction with Upstream Elbow: The Role of Dean Vortices in Thermal Fatigue // Appl. Therm. Eng. 2016. V. 107. P. 672.
  4. Lu T., Attinger D., Liu S.M. Large-eddy Simulations of Velocity and Temperature Fluctuations in Hot and Cold Fluids Mixing in a Tee Junction with an Upstream Straight or Elbow Main Pipe // Nucl. Eng. Des. 2013. V. 263. P. 32.
  5. Харламов С.Н., Фатьянов Д.С. Моделирование пространственных течений вязких сред в системе каналов с участками соединений сложной формы // Изв. Томск. политехн. ун-та. Инжиниринг георесурсов. 2021. Т. 332. № 5. С. 70.
  6. Курносов М.М. Разработка расчетной модели для определения локальных параметров теплоносителя в тройниковых соединениях трубопроводов реакторных установок ВВЭР. Дис. … канд. техн. наук. Подольск: ОАО ОКБ «Гидропресс», 2014. 162 с.
  7. Тупоносов Ф.В., Артемов В.И., Яньков Г.Г. и др. Моделирование процессов смешения однофазных сред в тройниковых соединениях // Теплоэнергетика. 2023. № 9. С. 45.
  8. Braillard O., Jarny Y., Balmigere G. Thermal Load Determination in the Mixing Tee Impacted by a Turbulent Flow Generated by Two Fluids at Large Gap of Temperature // Proc. 13th Int. Conf. on Nuclear Engineering (ICONE13-50361). Beijing. China. 16–20 May. 2005.
  9. Frank T., Lifante C., Prasser H.-M., Menter F. Simulation of Turbulent and Thermal Mixing in T-junctions Using URANS and Scale-resolving Turbulence Models in ANSYS CFX // Nucl. Eng. Des. 2010. V. 240. P. 2313.
  10. Hu L.-W., Kazimi M.S. Large Eddy Simulation of Water Coolant Thermal Striping in a Mixing Tee Junction // Proc. 10th Int. Topical Meeting in Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-10). Seoul. Korea. 5–9 Oct. 2003. 10 p.
  11. Igarashi M., Tanaka M., Kimura N., Kamide H. Study on Fluid Mixing Phenomena for Evaluation of Thermal Striping in a Mixing Tee // Proc. 10th Int. Topical Meeting in Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-10). Seoul. Korea. 5–9 Oct. 2003. 12 p.
  12. Ohtsuka M., Kawamura T., Fukuda T., Moriya S., Shiina K., Kurosaki M., Minami Y., Madarame H. LES Analysis of Fluid Temperature Fluctuations in a Mixing Tee Pipe with the Same Diameters // Proc.11th Int. Conf. on Nuclear Engineering (ICONE 11-36064). Tokyo. Japan. 20–23 Apr. 2003.
  13. Spalart P.R., Jou W.H., Strelets M., Allmaras S.R. Comments on the Feaslibility of LES for Wings, and on a Hybrid RANS/LES Approach // Proc. 1st AFOSR Int. Conf. on DND/LES. 1997. 11 p.
  14. Spalart P.R., Deck S., Shur M.L., Squires K.D., Strelets M.K., Travin A. A New Version of Detached-eddy Simulation, Resistant to Ambiguous Grid Densities // Theor. Comput. Fluid Dyn. 2006. V. 20. P. 181.
  15. Shur M.L., Spalart P.R., Strelets M.Kh., Travin A.K. A Hybrid RANS-LES Approach with Delayed-DES and Wall-modeled LES Capabilities // Int. J. Heat Fluid Flow. 2008. V. 29. P. 1638.
  16. Gritskevich M.S., Garbaruk A.V., Schütze J., Menter F.R. Development of DDES and IDDES Formulations for the k–ω Shear Stress Transport Model // Flow Turbul. Combust. 2012. V. 88. P. 431.
  17. Menter F.R., Egorov Y. The Scale-adaptive Simulation Method for Unsteady Turbulent Flow Predictions. Part 1: Theory and Model Description // Flow Turbul. Combust. 2010. V. 85.P. 113.
  18. Odemark Y., Green T.M., Angele K., Westin J., Alavyoon F., Lundström S. High-cycle Thermal Fatigue in Mixing Tees: New Large-eddy Simiulations Validated Against New Data Obtained by PIV in the Vattenfall Experiment // Proc. 17th Int. Conf. on Nuclear Engineering. Brussels. Belgium. 12–16 July. 2009.
  19. Mahaffy J. Synthesis of Results for the T-Junction Benchmark // Proc. CFD4NRS-3 Conf. on Experimental Validation of CFD and CMFD Codes to Nuclear Reactor Safety Issues. Washington. DC. USA. 14–16 Sept. 2010.
  20. OECD/NEA T-Junction Benchmark Specifications // OECD/NEA & Vattenfall. 2009.
  21. Smith B.L., Mahaffy J.H., Angele K., Westin J. Report of the OECD/NEA-Vattenfall T-Junction Benchmark Exercise. Report No. NEA/CSNI/R(2011)-5. 2011. 92 p.
  22. Shur M.L., Spalart P.R., Strelets M. Kh., Travin A.K. Synthetic Turbulence Generator for RANS-LES Interfaces in Zonal Simulations of Aerodynamic and Aeroacoustic Problems // Flow Turbul. Combust. 2014. V. 93(1). P. 63.
  23. ANSYS Fluent Manual: Release 16.0. ANSYS Inc. Canonsburg. 2016.
  24. Menter F.R., Kuntz M., Langtry R. Ten Years of Experience with the SST Turbulence Model // Proc. 4th Int. Symp. on Turbulence, Heat and Mass Transfer. 2003. P. 625.
  25. Rhie C.M., Chow W.L. Numerical Study of the Turbulent Flow Past an Airfoil with Trailing Edge Separation // AIAA J. 1983. V. 21. P. 1525.
  26. Faidy C. Thermal Fatigue in Mixing Tees: Status and Justification of French Assessment Method // 12th Int. Conf. on Nuclear Engineering. 25–29 Apr. 2004. 8 p.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024