Границы применимости расчетного кода HS

Основные допущения и пределы моделирования расчётного кода HS

Описание

Теплогидравлический расчётный код HS (HydroSolver) относится к классу одномерных (1D), односкоростных кодов.

Такие параметры теплоносителя, как давление, температура, плотность и т.д. изменяются только в зависимости от одной координаты (x), направленной вдоль течения потока. В этом направлении весь объём проточной части трубопровода разделяется на конечное число контрольных объёмов. В пределах одного контрольного объёма свойства теплоносителя считаются среднесмешанными, а расход между соседними контрольными объёмами вычисляется как скалярная величина, т.е. не отличается для жидкой и газообразной фаз теплоносителя.

Основными расчётными элементами схемы являются каналы, узлы, тепловые структуры, баки и активное оборудование (насосы, арматура, ступени турбины/компрессора). При этом предполагается, что весь объём каналов и узлов, связанных между собой, не может быть пустым, а всегда заполнен выбранным одним теплоносителем с теми или иными параметрами. В процессе расчёта замена одного теплоносителя на другой не предусмотрена.

Для разных теплоносителей теплофизические свойства заданы в различных диапазонах по давлению и энтальпии, при этом в коде введено общее ограничение на минимальное давление в 1000 Па. Процессы с более низким давлением не могут быть рассчитаны.

Область использования и пределы применимости кода:

  1. Код HS может корректно расчитывать динамику теплогидравлических (термогидродинамических) процессов при ламинарном и турбулентном режимах течения, теплообмен со стенками различных геометрий, причём уравнения теплоотдачи вычисляются для каждого контрольного объема индивидуально, а уравнение теплопроводности для стенки решается в одномерном приближении в направлении, перпендикулярном течению жидкости.
  2. Расчётный код не предназначен для моделирования процессов критического течения, гидравлического удара и/или расчёта акустических волн. Процессы, связанные с «проскальзыванием» паровой составляющей относительно жидкой фазы не могут быть рассчитаны. Электромагнитные процессы не учитываются.
  3. Для расчёта обтекания тел набегающим потоком внешней среды (аэродинамика, пограничный слой, сверх- и гиперзвуковое течение) расчётный код также не предназначен. Внешняя среда может служить только тепловым граничным условием либо источником/стоком теплоносителя.
  4. При моделировании тепловых структур предполагается, что конструкционные материалы находятся в твёрдом недеформированном состоянии, выход за температуру плавления материала не допускается. Окисление и другие химические процессы не учитываются в расчёте.
  5. Модели баков представляют из себя одно- или двух-точечные модели, в которых параметры теплоносителя аналогично камерам смешения усредняются по всему объёму бака, заполненному теплоносителем.
  6. В коде реализована модель пассивных примесей, для которых решается уравнение массопереноса. Предполагается, что наличие примесей не оказывает влияние на теплофизические свойства основного теплоносителя.
  7. Модели турбонасосного оборудования и арматуры (кроме идеальных с типовой характеристикой) требуют наличия табличных данных с соответствующими характеристиками данного устройства (расходно-напорная характеристика для насоса, гидравлическая характеристика задвижки и т.д.).