Вестник МГТУ, 2021, Т. 24, № 2.

Вестник МГТУ. 2021. Т. 24, № 2. С. 228-239. DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2021-24-2-228-239 исследованиях автора с коллегами (Амосов и др., 2010a; 20106; Алексеева и др., 2013a; 20136) уравнение теплопереноса решалось отдельно, "накладываясь" на заранее рассчитанную аэродинамику объекта. Помимо общеизвестного подхода, применяемого для решения задач, в которых плотность воздуха зависит от температуры, так называемого приближения Буссинеска, в ряде программных продуктов (ANSYS FLUENT, COMSOL, FlowVision) возможно использование указанной выше модели НИГ. В обозначенной модели некоторые свойства воздуха рассматриваются как зависящие исключительно от температуры. Например, пользователи программы COMSOL для ламинарного режима течения воздуха рекомендуют следующие соотношения (Егоров, 2006): р = р 0ц /( ЯГ), lg (k) = -3,723 + 0,865lg(T), n = 6,0 -10-6 + 4,0 -10-8Г , где p 0 = 10 1325 Па; ц = 0,0288 кг/моль; Я = 8,314 Дж/(моль •К); T — температура; k — коэффициент теплопроводности; п —коэффициент молекулярной вязкости. Именно такой подход автор апробировал применительно к подземному хранилищу ОЯТ в двухмерной постановке ( Амосов, 2020). Представляется, что при использовании стандартной (k - е ) -модели турбулентности зависимости для коэффициентов теплопроводности и вязкости будут неактуальными, поскольку величины коэффициентов молекулярной вязкости и теплопроводности существенно ниже значений коэффициентов турбулентного переноса импульса и тепла. Переход от коэффициентов турбулентного переноса импульса к коэффициентам турбулентного переноса тепла осуществляется через число Прандтля —Шмидта стт (Бакланов, 1988), которое для объемных моделей принимается равным 0,72. Подробное описание используемых переменных, задействованных в моделях аэродинамики и переноса тепла, приведено в документации COMSOL, справочных файлах и учебных пособиях ( Егоров, 2006; Бирюлин, 2006). Неперерабатываемое ОЯТ разделяется на три вида, которые размещаются во встроенной конструкции в отдельных отсеках и характеризуются различной величиной МОЭ на момент заполнения хранилища (Мельников и др., 2010): 1) уран-циркониевое (начальная МОЭ ~ 7,1 кВт, число гнезд хранения —338 ед.); 2) дефектное (начальная МОЭ ~ 0,7 кВт, число гнезд хранения —307 ед.); 3) уран-бериллиевое (начальная МОЭ ~ 1,1 кВт, число гнезд хранения —399 ед.). Компьютерная модель состоит из трех областей, принципиально различающихся по своим теплофизическим характеристикам (рис. 1, 2): —источник тепловыделений, включающий в себя железобетонную конструкцию с тремя видами ОЯТ; —горная порода —окружающий вмещающий массив (в данном случае —гранит); —воздух горной выработки. Рис. 2. Геометрия модели в центральном сечении (оси Y—Z) Fig. 2. Model geometry in the central section (Y—Z axes) Для оценки значений теплофизических параметров сложной гетерогенной системы —железобетонной конструкции —использованы рекомендуемые в работах (Ржевский и др., 1978; Мельников и др., 2010; 2001 ) соотношения. Для области железобетонной конструкции в различных отсеках ОЯТ рассчитаны объемные и массовые доли материалов, входящих в состав конструкций (сталь, бетон, топливо, воздух). 231