проф., д.ф.-м.н. В.Е. Крошилин

Весь окружающий нас мир есть многофазная среда. Именно поэтому во многих природных явлениях и отраслях человеческой деятельности механика многофазных сред является определяющей. Особенно важно моделирование механики многофазных сред в АЭС. Это обусловлено огромным многообразием задач, невозможностью их полного экспериментального моделирования на полномасштабных стендах и большой необходимостью работы АЭС без крупных аварий, которые если происходят, то становятся трагедией планетарного масштаба.

В зависимости от интересов, возможностей и желания обучающихся есть 2 типа задач.

1. Исследование явлений механики многофазных сред в АЭС. Примеры явлений показаны на Рис. 1 и Рис. 2.

На Рис. 1 – показано устойчивое течение с уровнем, в котором под уровнем наблюдается пузырьковое течение, а над уровнем – газокапельное не описывается стандартными уравнениями механики многофазных сред. Распространение возмущения концентрации фаз для пузырьковой и газокапельной сред качественно различно: в пузырьковой – распространяется вверх; в газокапельной – распространяется вниз. Это течение тесно связано с давно известной, но до настоящего времени не полностью решённой проблемой негиперболичности системы дифференциальных уравнений механики многофазных сред.

На Рис. 2 показано взаимодействие капли с горячей поверхностью, когда капля не может непосредственно контактировать с сильно разогретой поверхностью, температура которой превышает температуру Лейденфроста. При этом отвод тепла уменьшается на порядки по сравнению со случаем, когда вода непосредственно контактирует с обогреваемой поверхностью. Это явление в атомной энергетике называется кризисом теплоотдачи, и очень важно для безопасности АЭС.

2. Исследование механики многофазных сред в АЭС в целом. Реактор АЭС показан на Рис. 3. При этом требуется моделировать течение многофазной среды в большом числе элементов АЭС, показанных на Рис.3

Знания, опыт, методики, накопленный для АЭС, могут быть применены для других отраслей. Например, одна из лучших программ в нефтегазовой отрасли «OLGA» была создана более тридцати лет назад Норвежскими специалистами, пришедшими в нефтегазовую отрасль из ядерной энергетики. В настоящее время на кафедре начата работа по использованию методик, разработанных для АЭС в нефтегазовой отрасли. Инициатором и главным в этой работе является ведущий научный сотрудник, к.ф.-м.н. Кравченко М.Н.

Публикации:

1. Kravchenko M. N., Kroshilin V. E., Dieva N. N. Code for calculating wave technology of thermal-gas-chemical formation treatment for oil recovery enhancement IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 1201 (2021) 012028 IOP Publishing. DOI
2. A. E. Kroshilin, V. E. Kroshilin, “Correct numerical simulation of a two-phase coolant,” Thermal Engineering (English translation of Teploenergetika), vol. 63, no. 2, pp. 98–106, 2016. DOI
3. А. Е. Крошилин, В. Е. Крошилин, “Корректное численное моделирование двухфазного теплоносителя,” Теплоэнергетика, vol. 2016, no. 2, pp. 22–30, 2016. DOI
4. В. А. Васенин, М. А. Кривчиков, А. Е. Крошилин, В. Е. Крошилин, А. Д. Рагулин, В. А. Роганов, “Распараллеливание расчетного кода улучшенной оценки БАГИРА для моделирования трехмерной теплогидродинамики многофазных сред в составе полномасштабной суперкомпьютерной модели Виртуальная АЭС,” Программная инженерия, no. 6, pp. 15–23, 2012.