Моделирование взаимодействия вскипающей водяной струи с расплавленным металлом

В лаборатории термогазодинамики и горения ИПМех РАН продолжается работа по теме госзадания № 124012500440-9, начатая в рамках гранта РНФ 21-19-00709, по изучению взаимодействия вскипающей водяной струи с тяжелым жидким металлом.

Данная тематика важна для обоснования безопасности атомных реакторов нового поколения (проект БРЕСТ-ОД-300) со свинцовым теплоносителем. Разрыв трубки парогенератора в таком реакторе может привести к истечению воды в расплав свинца с возникновением трехфазной области «расплав-вода-пар», в которой возможен паровой взрыв.

В работе численно рассмотрено проникновение водяной струи в бассейн тяжелометаллического расплава Pb-Bi в трехмерной постановке. Важный результат – расчеты продемонстрировали достаточно слабую фрагментацию и перемешивание расплава с водой, что снижает вероятность их высокоэнергетического (взрывного) взаимодействия. Валидация численных результатов выполнена на литературных экспериментальных данных по форме возникающей каверны расплава и глубине проникновения. При помощи метода адаптивного измельчения сетки (AMR) удалось получить близкие к экспериментальным данным результаты по относительной глубине возникающей каверны.

См. также:

• S.E. Yakush, N.S. Sivakov, O.I. Melikhov, V.I. Melikhov. Three-phase VOF modeling of water jet – molten metal interaction. Nuclear Engineering and Design. 2024. V. 418. Paper# 112893. DOI: 10.1016/j.nucengdes.2023.112893
• S.E. Yakush, N.S. Sivakov, O.I. Melikhov, V.I. Melikhov. Numerical modeling of water jet plunging in molten heavy metal pool. Mathematics. 2024. V. 12. No. 1. Paper# 12. DOI: 10.3390/math12010012

Информация на июль 2024 г.