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:
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Модели баков представляют из себя одно- или двух-точечные модели, в которых параметры
теплоносителя аналогично камерам смешения усредняются по всему объёму бака, заполненному
теплоносителем.
- В коде реализована модель пассивных примесей, для которых решается уравнение
массопереноса. Предполагается, что наличие примесей не оказывает влияние на теплофизические
свойства основного теплоносителя.
- 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.).