«РОСАТОМ» / АО «ГНЦ РФ – ФЭИ»

Центр Ответственности «Проектные коды»

Алгоритмы и расчетные коды для обоснования систем безопасности и локализации аварий на АЭС.

Верификация CFD кодов на примере пакета программ ЛОГОС для решения задач атомной энергетики

Пакет программ ЛОГОС

Разработанный во ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» (г. Саров) пакет программ ЛОГОС предназначен для расчета задач тепломассопереноса, турбулентной гидро-, аэродинамики  и распространения тепла на супер-ЭВМ с массовым параллелизмом.

Специализированный модуль Логос-Аэрогидромеханика используется для расчета несжимаемых и сжимаемых течений вязкого газа, течений в пористых телах, расчета задач сопряженного теплообмена, моделирования движения системы несмешивающихся жидкостей, распределения тепла в твердом теле и в неподвижной жидкости, переноса тепла излучением в оптически прозрачных средах.

Модуль Логос-Адаптивность предназначен для численного моделирования трехмерных ламинарных и турбулентных, стационарных и нестационарных течений жидкости и газа в областях с неподвижными и подвижными геометриями на адаптивно-встраиваемых сетках.

В ПП ЛОГОС возможно решение связанных задач теплообмена и газодинамики.

ПП ЛОГОС имеет встроенный препроцессор и систему постпроцессинга ScientificView. ЛОГОС позволяет моделировать процессы на произвольных структурированных и неструктурированных расчетных сетках, состоящих из произвольных многогранников.

Тестирование (верификация) пакета программ ЛОГОС для расчетов течения жидкометаллического теплоносителя в верхней камере реакторов на быстрых нейтронах.

Для расчетов использованы материалы экспериментальных исследований процессов смешения разнотемпературных струй теплоносителя на выходе из головок тепловыделяющих сборок (ТВС) реактора БН-350 на модели, состоящих из семи смежных тепловыделяющих сборок (ТВС) (расчет I), и БН-600 на модели 1/6 части активной зоны (сборка большого количества головок тепловыделяющих сборок – 105 штук, расчет II). Эксперименты проведены в ГНЦ РФ – ФЭИ на жидкометаллических стендах со щелочным жидкометаллическим теплоносителем.

В пакете программ ЛОГОС проведено «прямое» моделирование процесса перемешивания нескольких дискретных струй и сложной пространственной ориентацией.

Получены данные по температурным полям и перемешиванию разнотемпературных струй на выходе из головок тепловыделяющих сборок. Исследованы закономерностей распространения горячего пятна над активной зоной. Выявлено, что растечка тепла по высоте камеры смешения после среза головки тепловыделяющих сборок происходит по-разному для центральной струи теплоносителя и струй по окнам ТВС.

Для расчета I показано, что при увеличении приведенной скорости (Re≥12000) эффективность струйного турбулентного перемешивания увеличивается. При меньших скоростях перемешивание осуществляется теплопроводностью теплоносителя.

Для расчета II эффективная теплопроводность системы натрий – конструкция ТВС на участке основного сильного перемешивания (5 шагов решетки ТВС по потоку) составляет λэфф/λ≈4. Таким образом, роль турбулентного перемешивания определяющая.

Расчетное моделирование с помощью пакета программ ЛОГОС.

Проведены исследования теплогидравлических процессов, происходящих в имитаторе бака реактора водяного экспериментального стенда. Для расчетов использованы данные, полученные на экспериментальных установках ГНЦ РФ – ФЭИ.

Проведены исследования теплогидравлических процессов, происходящих в верхней камере реактора на быстрых нейтронах. Получена общая картина течения и температурной стратификации натрия в верхней камере в диапазоне расходов от 100 до 10% от номинального. В этом диапазоне поток изменяется от вынужденной конвекции до естественной с существенным изменением пространственной структуры течения.