Оценка точности RANS-моделирования течения в дросселе с винтовыми канавками
Афремов Д.А.1, Гарбарук А.В.2, Матюшенко А.А.2, Стрелец М.Х.2, Тутукин А.В.1
1Акционерное общество "Ордена Ленина Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники им. Н.А. Доллежаля", Москва, Россия
2Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия

Email: strelets@cfd.spb.ru
Поступила в редакцию: 24 ноября 2025 г.
В окончательной редакции: 22 января 2026 г.
Принята к печати: 3 февраля 2026 г.
Выставление онлайн: 29 апреля 2026 г.
Выполнено сравнение результатов расчетов течения жидкометаллического теплоносителя в репрезентативном модельном дросселе для управления распределением расхода между изделиями активной зоны ядерных реакторов и их элементами, полученных в рамках уравнений Рейнольдса, замкнутых с помощью нескольких полуэмпирических моделей турбулентности, которые широко используются в инженерной практике, и с использованием высокоточного вихреразрешающего гибридного подхода. В результате установлено следующее. С помощью стационарных уравнений Рейнольдса получить решение рассматриваемой задачи не удается: независимо от используемой модели турбулентности, итерационный алгоритм решения не сходится. В противоположность этому, решения, полученные с использованием нестационарных уравнений Рейнольдса, качественно согласуются с результатами вихреразрещающего подхода (воспроизводят наблюдаемые при его использовании низкочастотные колебания параметров потока). Однако в зависимости от используемой модели турбулентности погрешность расчета осредненного по времени перепада давления в дросселе составляет при этом от 5.1 % до 17.1 %. Эта погрешность является наибольшей для модели k-ε, а соответствующие погрешности моделей семейства k-ω составляют от 5.1 % до 6.9 %, что является приемлемым для инженерных расчетов. Ключевые слова: турбулентные течения, дроссель для активной зоны реактора, численное моделирование, уравнения Рейнольдса, модели турбулентности, LES с пристеночным моделированием.
- Р.Р. Ионайтис. Вопросы атомной науки и техники (ВАНТ). Серия Физика и техника ЯР, 32 (3), 40 (1983)
- А.В. Гарбарук, М.Х. Стрелец, А.К. Травин, М.Л. Шур. Современные подходы к моделированию турбулентности (Изд-во Политех. ун-та, СПб., 2016)
- J. Smagorinsky. Monthly Weather Rev., 91, 99 (1963). DOI: 10.1175/1520-0493(1963)091<0099:GCEWTP>2.3.CO;2
- U. Piomelli, E. Balaras. Annual Rev. Fluid Mechan., 34, 349 (2002). DOI: 10.1016/j.paerosci.2008.06.001
- J. Larsson, S. Kawai, J. Bodart. Mech. Eng. Rev., 3 (1), 418 (2015). DOI: 10.1299/mer.15-00418
- S.T. Bose, G.I. Park. Annual Rev. Fluid Mech., 50 (1), 535 (2018). DOI: 10.1146/annurev-fluid-122316-045241
- R. Zangeneh. Fluids, 6 (7), 246 (2021). DOI: 10.3390/fluids 6070246
- А.А. Дядькин, С.П. Рыбак, Г.А. Трашков, А.В. Гарбарук, М.Х. Стрелец, М.Л. Шур, С.М. Дроздов, Е.П. Столяров. Космическая техника и технологии, 24 (1), 5 (2019)
- F.R. Menter, A. Huppe, A.A. Matyushenko, D.K. Kolmogorov. Appl. Sci., 11 (6), 2459 (2021). DOI: 10.3390/app11062459
- А.В. Гарбарук, М.Х. Стрелец, М.Л. Шур, А.А. Дядькин, С.П. Рыбак, M.В. Михайлов. Математическое моделирование, 33 (7), 18 (2021)
- Fluent Theory Guide, (2023)
- M.L. Shur, P.R. Spalart, M.Kh. Strelets, A.K. Travin. Intern. J. Heat and Fluid Flow, 29 (6), 1638 (2008). DOI: 10.1016/j.ijheatfluidflow.2008.07.001
- U. Piomelli, P. Moin, J.H. Ferziger. Phys. Fluids, 31, 1884 (1988). DOI: 10.1063/1.866635
- F.R. Menter, M. Kuntz, R. Langtry. In: Turbulence, Heat and Mass Transfer 4, ed. by K. Hanjalic, Y. Nagano, M. Tummers (Begell House, 2003), 625-63
- B.E. Launder, D.B. Spalding. Computer Methods in Appl. Mech. Eng., 3 (2), 269 (1974). DOI: 10.1016/0045-7825(74)90029-2
- P.E. Smirnov, F.R. Menter. J. Turbomachinery, 131 (4), 041010 (2009). DOI: 10.1115/1.3070573
- F.R. Menter, A. Matyushenko, R. Lechner. In: New Results in Numerical and Experimental Fluid Mechanics XII. DGLR 2018, ed. by A. Dillmann, G. Heller, E. Kramer, C. Wagner, C. Tropea, S. Jakirlic, (Springer, Cham, 2020), р. 101-109. DOI: 10.1007/978-3-030-25253-3_10
- J.Y. Murthy, W.J. Minkowycz, E.M. Sparrow, S.R. Muthur. In: Handbook of Numerical Heat Transfer 2nd Edition, ed. by W.J. Minkowycz, E.M. Sparrow, J.Y. Murthy. (John Wiley \& Sons, Inc, 2006), р. 1-51. DOI: 10.1002/9780470172599.ch1
- S.R. Mathur, J.Y. Murthy. Numerical Heat Transfer, Part B: Fundamentals, 32 (2), 195 (1997). DOI: 10.1080/ 10407799708915105
- S.E. Kim, S.R. Mathur, J.Y. Murthy, D. Choudhury. 36th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit (Reno, U.S.A., 1998), AIAA-Paper 231-1998. DOI: 10.2514/6.1998-231
- C.M. Rhie, W.L. Chow. AIAA J., 21 (11), 1525 (1983). DOI: 10.2514/3.8284
- С.А. Галаев, А.М. Левченя, В.В. Рис, Е.М. Смирнов. ЖТФ, 94(11), 1799(2024). DOI:10.61011/JTF.2024.11.59096.221-24
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.