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 воздуха представлена на рис. 6 (знак "минус" для теплового потока через основание встроенной конструкции обусловлен выбором направления вертикальной оси). Ь_13 Q1 b_13 Q6 b_14 Q1 b_14 Q6 ро ьГ о ІК о ш а 4000 3000 2000 1000 ■1000 -2000 -3000 1 ' Ь' 1■ - |Г ) ]. 1 1 н1 А[ 5 t л __ л Ш=-* 4000 Время, годы Рис. 6. Динамика тепловой мощности с верхней (b_14) и нижней (b_13) граней отсека хранения U-Zr облученного топлива: Q6 - расход минимальный; Qj - расход максимальный Fig. 6. Dynamics of thermal power from the upper (b_14) and lower (b_13) faces of the U-Zr storage compartment of irradiated fuel: Q6 - minimum rate; Qj - maximum rate Анализ графических зависимостей показывает следующие особенности динамики тепловых потоков: - доминирует тепловой поток в воздух; - поток в массив выходит на максимум (по модулю) примерно через 0,3 года; - нарастание потока в воздух более инертно, и требуется более одного года до выхода на максимум; - при максимальном расходе (по сравнению с минимальным) тепловой поток в воздух увеличивается, а в массив - снижается. Заключение В результате проведенного исследования: - построены компьютерные модели подземного объекта долговременного хранения ОЯТ - встроенной железобетонной конструкции в трехмерной постановке для турбулентного режима движения воздуха в приближении несжимаемой жидкости и "несжимаемого идеального газа", учитывающего влияние силы тяжести. Для замыкания системы уравнений Навье - Стокса, осредненных по Рейнольдсу, и неразрывности использована стандартная (k - е ) -модель турбулентности; - выполнен сравнительный анализ расчетных аэротермодинамических параметров в приближении "несжимаемого идеального газа" с результатами численных экспериментов в модели несжимаемой жидкости; - продемонстрированы принципиальные отличия в структуре скоростных полей, прогнозируемых в объекте хранения на базе двух указанных моделей при вариации расхода поступающего воздуха, а также отличия в аэродинамике при вариации расхода воздуха для модели "несжимаемого идеального газа"; - выполнен анализ максимальных значений температуры в различных областях модели для рассмотренного диапазона значений расхода воздуха, подаваемого в объект; отмечены физические особенности влияния указанных параметров на максимальные температуры областей модели; - определено, что кратность воздухообмена за один час на уровне 4,4 обеспечивает соблюдение критериальных значений температуры для материалов встроенной конструкции и минимум экономических затрат на организацию процесса проветривания модуля хранения. Нагрев поверхности встроенной конструкции выше критериального значения не прогнозируется; - проанализирована динамика тепловых потоков, направленных в скальный массив через основание и с поверхности встроенной конструкции в воздушную среду для отсека с U-Zr топливом. Отмечено доминирование теплового потока с поверхности конструкции и различное время выхода на максимальное значение (по модулю) через основание и поверхность отсека. В целях усовершенствования и уточнения модели предстоит обеспечить более эффективное использование пристеночных функций на границах раздела "воздух - вмещающий массив" и "воздух - встроенная конструкция", определяющих процессы теплообмена. 237