Нестационарных процессов
Ниже будут рассмотрены соотношения для описания закономерностей тепловых и гидродинамических процессов, главным образом прошедшие проверку или представляющиеся перспективными в системах замыкающих соотношений двухжидкостных моделей нестационарных двухфазных потоков.
Естественно, что зависимости для описания кризиса высыхания целесообразно строить с учетом особенностей рассмотренных подрежимов кризиса теплообмена данного типа. Следует отметить, что в настоящее время система корреляций для описания кризиса теплообмена, входящая в систему замыкающих соотношений двухжидкостных моделей нестационарных двухфазных потоков, основывается на мгновенной локальной гипотезе, что находится в соответствии с изложенными выше принципами построения системы замыкающих соотношений. Однако в данном случае анализу применимости мгновенной локальной гипотезы следует уделить особое внимание, поскольку к адекватности описания столь сильно воздействующего на количественные и качественные характеристики теплосъема процесса, каким является кризис теплообмена, необходимо применить повышенные требования. Ниже этот вопрос будет рассмотрен подробнее.
Кризис теплоотдачи в пучках стержней. Гипотеза эквивалентной трубы при описании кризиса теплообмена в пучках стержней является вполне приемлемой в рамках приближений, принятых при построении систем замыкающих соотношений двухжидкостных моделей нестационарных двухфазных потоков. В то же время учет особенностей теплообмена в пучках стержней является одним из путей снижения приближенности описания данного явления. К таким особенностям теплообмена в пучках следует отнести, например, эффект дистанционирующих решеток, наличие необогреваемых поверхностей, внешнее обтекание поверхности нагрева. Рекомендации по учету этих особенностей содержатся, например, в [64, 97, 98]. В частности, в [98] предлагаются проверенные на основании сопоставления с опытными данными ряда авторов следующие корреляции для расчета применительно к условиям пучков стержней:
В системы основных дифференциальных уравнений сохранения всех математических моделей нестационарных двухфазных потоков неравных скоростей фаз, будь то "чисто двухскоростные" модели либо модели потока со скольжением фаз, входят интенсивности изменения массы данной фазы в единице объема вследствие фазового перехода Г#. Из условия баланса массы теплоносителя в объеме следует
Разработке корреляций для расчета интенсивности фазовых переходов в частично неравновесных двухфазных потоках и в первую очередь для кипения жидкости, недогретой до температуры насыщения, посвящено значительное количество работ, в частности [144—146]. Построение физических или механических моделей для описания интенсивности генерации паровой фазы по существу сводится к тому или иному описанию в условиях частичного термического неравнозесия фаз отдельных составляющих: либо соотношения (2.246) для вскипающих жидкостей, либо соотношения (2.247) при тепловом взаимодействии теплоносителя со стенками канала. Рассмотрение проводится при упрощениях, связанных с данным частным случаем: либо с кипением недогретой жидкости, при котором паровую фазу полагают находящейся в состоянии насыщения, либо с конденсацией перегретого пара, когда жвдкую фазу считают находящейся в состоянии насыщения. Подавляющее большинство моделей процесса генерации фаз для частично неравновесных двухфазных потоков, термически взаимодействующих со стенками канала, развито лишь применительно к стационарным режимам и не учитывает дополнительных составляющих процесса генерации фаз, присущих нестационарным двухфазным потокам. Более общая механистическая модель, справедливая для нестационарных двухфазных потоков, развитая в [144], позволила получить следующее соотношение для расчета интенсив-
Преимущество первого подхода — возможность использования в модели негомогенного двухфазного потока такого относительно несложно определяемого при экспериментальных исследованиях двухфазных потоков и поэтому сравнительно хорошо изученного экспериментально параметра, каким является характеристика скольжения фаз. Второй подход позволяет учесть особенности относительного движения фаз в нестационарных двухфазных потоках, однако он сопряжен с существенными трудностями, связанными с необходимостью описания сравнительно мало изученных закономерностей межфазного силового взаимодействия. В рамках первого подхода задача сводится к описанию скорости скольжения фаз WR с помощью тех или иных соотношений.
В рамках принятой приближенности построения системы замыкающих соотношений двухжидкостных моделей нестационарных двухфазных потоков представляется вполне удовлетворительным полагать для всех режимов справедливость следующего соотношения:
Естественно, что эталонную методику численного решения гиперболических систем дифференциальных уравнений математических моделей нестационарных двухфазных потоков целесообразно базировать на методе характеристик. Использование этого метода в качестве основы эталонной методики численного решения задач теплогидравлики нестационарных двухфазных потоков накладывает условие выбора такой его модификации, которая обеспечивала бы по возможности меньшее искажение решения за счет погрешностей, вносимых при численной реализации метода характеристик. Проблема уменьшения затрат машинного времени в данном случае не является главной.
Следует отметить, что метод характеристик может быть использован для решения только гиперболических систем дифференциальных уравнений, в то время как системы основных уравнений ряда двухжидкостных моделей нестационарных двухфазных потоков, как было показано выше, могут терять гиперболичность (в частности, это характерно для модели неравных скоростей, но равных давлений фаз, модели потока со скольжением фаз).
Разработке и апробированию эталонных методик численного решения термогидравлики нестационарных двухфазных потоков на базе метода характеристик посвящен ряд работ (например [5, 175, 176].
Обзор и сравнительный анализ различных методик численного анализа теплогидравлики нестационарных двухфазных потоков, базирующихся на численной реализации метода характеристик на постоянной расчетной сетке, приведены, например, в [176]. Для построения эталонной методики численного решения, когда на первом плане стоит требование возможно большей точности решения, а затраты машинного времени не являются важными, целесообразно использовать конечно-разностную аппроксимацию соответствующей системы дифференциальных уравнений [в рассматриваемом случае системы (3.4а)] на "естественной" расчетной сетке, узлами которой служат точки пересечения характеристик, определяющих распространение малых возмущений в потоке.
т.е. для нестационарных процессов можно принимать
В исследовательских целях может использоваться программный комплекс EFFECT для моделирования процесса волнообразования и нагружения резервуаров с жидким наполнением. На вход программы подаются реальные или синтезированные акселерограммы, нормированные на заданную сейсмичность, создаваемые генератором реализаций нестационарных процессов GAMMA на основе региональной сейсмической информации,
Далее выполняется цикл по заданному числу реализаций с синтезом нестационарных процессов — акселерограмм. В каждом таком цикле выполняется цикл по частотам спектра: генерирование (с использованием полученных среднеквадратических отклонений) гауссовых случайных величин (амплитуд). Затем выполняется синтез Фурье стационарной части процесса. Производится сглаживание косинусным окном, удаление среднего и синтез нестационарного процесса с балансировкой и записью на жесткий диск ПЭВМ.
В реальных условиях наблюдается ограниченное число составляющих шумовой процесс элементарных колебаний; кроме того, нарушаются условия временной независимости элементарных переходных процессов и иррациональное соотношение частот полигармонических колебаний, что приводит в ряде случаев к образованию нестационарных процессов. В связи с тем, что предельный случай для рассмотренных моделей встречается практически редко, а детерминированные свойства частично утрачиваются — т. е. мы уже не в состоянии расчленить исследуемое колебание на составляющие его компоненты, — возникает необходимость обратиться к усложненным статистическим методам анализа, о которых пойдет речь ниже.
При анализе некоторых видов нестационарных процессов представляется важным получить статистические характеристики, не связанные с текущим временем. В этом случае, кроме усреднения по совокупности, вводится дополнительное усреднение текущих характеристик во времени; предполагается при этом, что подобные
характеристики не только существуют, но и оказываются достаточно информативными. Так, некоторые авторы (Бендат, Пирсол, 1971, с. 369; А. Ф. Котюк и соавт., 1967, с. 70) ввели понятие обобщенных характеристик нестационарных процессов.
Однако существует класс нестационарных процессов, для которых обобщенные характеристики могут быть получены с помощью одного временного усреднения. Принято считать, что такие процессы обладают обобщенным свойством эргодичности.
Статистическая огибающая акустического шума. Во многих случаях в классе нестационарных процессов, соответствующих реальным физическим явлениям, можно выделить особые категории нестационарное™. Первым шагом к построению модели является предположение, что шум, параметры которого меняются во времени, может быть записан в форме:
Специфическим требованием к приборам для измерения нестационарного шума является обязательное применение индикаторых приборов, которые фиксируют все существенные значения характеристик шума в процессе его измерения во времени. Это значит, что применение стрелочных индикаторов, без оснащения их устройствами фиксации значений процесса, недопустимо (Ю. М. Ильящук, 1964). Для регистрации нестационарных процессов, где статистические характеристики непрерывно изменяются во времени, целесообразно использовать самописцы. Универсальный прибор, пригодный для этих целей, — это самописец уровня № 2305 фирмы Брюль и Кьер. Самописец предназначен для точной записи уровней сигналов в диапазоне частот от 10 Гц до 200 кГц. Работа самописца основана на принципе компенсационной следящей системы. Использование этого принципа позволило получить быстродействие, достаточное для точной передачи существенных для слуха временных особенностей нестационарного шума при высокой точности регистрации уровней как в линейном, так и в логарифмическом масштабах. Самописец содержит три типа детектора: пиковых, средних, среднеквадратичных значений напряжения и специальную схему для получения скользящего интегрирования с постоянной времени, которая устанавливается регулятором «Скорость пера».
Следует отметить, что применительно к реакторам с однофазным теплоносителем (например, газоохлаждаемым ядерным реакторам) целесообразно использовать специальные математические модели, опирающиеся на значительно более высокий, чем для двухфазных систем, уровень знаний закономерностей нестационарных процессов конвективного теплообмена и гидродинамики [7-9].
При исследованиях электромагнитных явлений, сопровождающих взрыв КВВ, последний рассматривался как комплекс, включающий процессы детонации, образования и движения ПД и воздушной УВ. Экспериментально зарегистрированы электрические сигналы, индуцированные областью взрыва и обусловленные различными механизмами, способными привести к образованию электрических зарядов и ЭМИ. Экспериментальные исследования, проводимые с целью анализа электромагнитных явлений при взрыве, были направлены на изучение двух нестационарных процессов: образование электрических зарядов и электрических полей в ПД и в воздушной УВ; воздействие этих полей на электрическое поле Земли и искусственно создаваемые однородные электрические поля. Такой способ анализа проблемы не позволил установить отдельные физические явления, способные привести к появлению электромагнитных полей (ЭМП) при взрыве КВВ, и выявить роль каждого явления в отдельности, так как механизмами образования электрических зарядов могут служить различные физико-химические процессы, происходящие при детонации и в ПД и в КВВ. К ним можно отнести процессы на ДФ, в ЗХР, в ПД, во фронте воздушной УВ.
 Читайте далее:
 Номинального напряжения
Номинальную грузоподъемность
Нормальные санитарно
Нормальная эксплуатация
Нормальной деятельности
Нормальной температуре
Нормальное функционирование
Нормального исполнения
Нормального теплового
Необходимости применения
Находящихся поблизости
Нормально замкнутыми
Нормативы численности
Необходимо остановить
Находиться посторонние
|
