Волков Г.Ю., Мелихов В.И., Мелихов О.И., Якуш С.Е. «Численное исследование фрагментации струи методом VOF» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 65-68 (2022)

При развитии аварий на атомных электростанциях в некоторых случаях возможно образование смеси высокотемпературного расплава с водой, что может привести к паровому взрыву, создающему угрозу целостности конструкций реакторной установки и защитной оболочки. Образование такой смеси происходит при струйном вливании расплава в воду или, наоборот, при струйном вливании воды в расплав. В обоих случаях происходит фрагментация струи и последующее перемешивание образующихся фрагментов с несущей средой. Первый вариант может иметь место при тяжелых авариях с плавлением материалов реактора с водяным теплоносителем (ВВЭР, PWR). Второй вариант может реализоваться при разрыве теплообменной трубки парогенератора реактора со свинцовым теплоносителем типа БРЕСТ, когда высокоскоростная струя воды, находящейся под давлением порядка 20 МПа, будет истекать в объем парогенератора, заполненный жидким свинцом при давлении порядка 1 МПа. Характеристики образующейся дисперсной смеси, в первую очередь её дисперсный состав, будут в значительной степени определять возможность парового взрыва этой смеси и его энергетический потенциал; поэтому анализу фрагментации струи в условиях, характерных для аварий на АЭС, уделяется значительное внимание.. Фрагментация струи расплава представляет собой сложный гидродинамический процесс, в ходе которого возникающие по поверхности раздела возмущения быстро растут, их форма эволюционирует, в результате с поверхности струи срываются фрагменты, движущиеся в несущей среде. На эту гидродинамику накладываются процессы теплообмена между струей и окружающей жидкостью, которые приводят к кипению относительно холодной воды на поверхности горячего расплава, образованию паровой пленки и отдельных пузырьков пара вблизи струи. Суперпозиция гидродинамических и тепловых процессов затрудняет применение аналитических средств исследования и диктует необходимость экспериментальных методов исследования и численного моделирования. В настоящей работе выполнено численное исследование методом VOF (Volume of Fluid) фрагментации струи жидкости при её проникновении в пространство, занимаемое другой жидкостью. Был использован программный код OpenFOAM с открытым исходным кодом. Рассмотрены случаи проникновения струи расплава в объем, занимаемый водой, и струи воды в объем, занимаемый расплавленным свинцом. Проведенное численное исследование продемонстрировало возможности метода VOF моделировать процесс фрагментации струи жидкости при её проникновении в объем, занимаемый другой жидкостью. Выполненный анализ фрагментации струи расплава в воде и фрагментации струи воды в расплаве показал, что в обоих рассмотренных случаях, важных с практической точки зрения, возможно образование двухфазной смеси, которая способна произвести паровой взрыв.

Верезуб Н.А., Простомолотов А.И. «Управление вихрями в нагретом тигле с помощью вращения диска» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 53-56 (2022)

Ранее экспериментально показано, что структурное совершенство растущих из расплава кристаллов в значительной степени зависит от формы фронта кристаллизации (ФК) и является наилучшим в случае его плоской формы. Установлено, что на форму ФК влияет структура течения расплава в тигле, вызванная тепловой конвекцией и вращением кристалла (вынужденная конвекция). Неудовлетворительная точность упомянутых качественных оценок обусловливает поиски других подходов, которые основываются на более адекватных моделях.

Ильиных А.Ю. «Формирование каверн и пузырей погружающимся в жидкость всплеском» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 127-129 (2022)

Целью настоящей работы является экспериментальное исследование механизмов быстрого массопереноса вещества капли в принимающую жидкость в зоне слияния и взаимоуничножения свободных поверхностей контактирующих сред. Эволюция картины переноса вещества капли в принимающую жидкость исследована методом высокоскоростной видеорегистрации с учетом собственных масштабов задачи в широком диапазоне параметров.

Юй Чжоакай «Исследование малых колебаний жидкости в условиях микрогравитации» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 300-304 (2022)

Задача о нахождении положения равновесия жидкости в условиях микрогравитации может быть сведена к решению нелинейного дифференциального уравнения на свободной поверхности при граничных условиях на линиях трёхфазного контакта. При решении задачи о малых колебаниях капиллярной жидкости основное внимание уделяется динамическому условию на свободной поверхности и граничному условию на линиях смачивания. В статье предлагается спиральная пружина для моделирования воздействия силы поверхностного натяжения. В тороидальных сосудах проявлены явление изменения ориентации равновесной свободной поверхности и сложные формы колебаний капиллярной жидкости.