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.

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 (за исключением теплоносителя "Двухкомпонентная смесь").
  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.).

Для разных теплоносителей теплофизические свойства заданы в различных диапазонах по давлению и энтальпии. Ниже приведены ограничения по давлению, энтальпии, температуре для всех представленных в коде теплоносителей: