Négyszögrácsba rendezett pálcakötegben kialakuló turbulens áramlás vizsgálata
Négyszögrácsba rendezett pálcakötegben kialakuló turbulens áramlás vizsgálata
Tiborcz Lívia, IV. évf.
Konzulens: Dr. Tóth Sándor, BME Nukleáris Technika Intézet
A nukleáris energetikában a folyamatos fejlesztések a gazdaságosabb és a biztonságosabb üzem elérésére törekednek. A fejlesztéseket megalapozó elemzések közül a fűtőelem-köteg hűtésére használt közeg áramlási jellemzőinek és hőmérséklet-eloszlásának meghatározása mindig is nagy jelentőséggel bírt. Az utóbbi időben a CFD (Computational Fluid Dynamics) kódokat egyre szélesebb körben alkalmazzák az említett területen is. Az egyik alkalmazás a fűtőelem-pálcák rögzítésére használt távtartórácsok áramlási folyamatokra gyakorolt hatásának vizsgálata.
Egy OECD NEA (Organization for Economic Co-operation and Development, Nuclear Energy Agency) által szervezett nemzetközi kutatás keretei között a résztvevők két különböző geometriájú távtartórács áramlásra gyakorolt hatását vizsgálták CFD kódokkal. A számítási eredményeket a MATIS-H (Measurement and Analysis of Turbulent Mixing in Subchannels-Horizontal) berendezésen végzett mérések eredményivel hasonlították össze.
A pontos CFD számítások érdekében fontos a megfelelő belépő peremfeltételek megadása. Munkám során a MATIS-H berendezés szabad pálcakötegének modelljét építem meg az ANSYS CFX kódban, hogy a távtartórács számításokhoz szükséges belépő peremfeltételeket meghatározzam. A vizsgált geometria egy 1,3-as rácsosztás/pálcaátmérő viszonnyal jellemzett, négyszögrácsba rendezett 5x5-ös szabad pálcaköteg.
A teljes szabad pálcaköteg modell megépítése előtt annak egy szubcsatornáján hálófüggetlenség-vizsgálatot végeztem, hogy meghatározzam az optimális felbontást. Az optimális hálósűrűséggel létrehoztam a teljes geometria CFD modelljét. A belépő peremfeltételek meghatározását több turbulenciamodellel (SST, BSL és SSG Reynolds-feszültség) végzetem el, hogy vizsgáljam a számítási eredmények arra való érzékenységét, és kiválasszam a problémát legjobban leíró modellt. Az eredmények validálását a MATIS-H berendezésen lézer doppler anemométerrel végzett mérések eredményei alapján végeztem el.
Irodalom:
[1] OECD/NEA─MATiS-H benchmark: Final benchmark specifications, 2011.
[2] H.K. Versteeg, W. Malalasekera: An Introduction to Computational Fluid Dynamics, The Finite Volume Method, Prentice Hall, 2007.
