Разработка математической модели системы кондиционирования динамического микроклимата на тренажёре блочного щита управления атомной электрической станции

САФРОНОВ А.С., КРУГЛИКОВ Д.А., КОМАРНИЦКИЙ П.А., ИГЭУ,

г. Иваново

Науч. рук. канд. техн. наук, профессор ПЫЖОВ В.К.;

доцент СМИРНОВ Н.Н.

В соответствии со СП «Отопление, вентиляция и кондиционирование» для поддержания работоспособности операторов блочного щита управления атомной электрической станции (БЩУ АЭС) создается микроклимат с оптимальными метеорологическими параметрами. Однако помещение БЩУ АЭС – помещение высокого уровня ответственности, где монотонная работа операторов требует сосредоточенности и оказывает нервно-эмоциональную нагрузку, которая может привести к утомлению работника, снижению его работоспособности, а далее к неисправимым последствиям.

Решение данной проблемы – создание системы кондиционирования «динамического микроклимата», которая предусматривает периодические изменения метеорологических параметров воздуха (влажность, скорость потока, температура). Изменения поддерживают сосредоточенность персонала, не допуская его утопления, и не превышают значений оптимального микроклимата.

В программном комплексе Comsol Multiphysics создана математическая модель БЩУ АЭС, геометрия которой соответствует тренажеру БЩУ (АЭС с реактором ВВЭР-1000), расположенного в натуральную величину в аудитории А-169 корпуса «А» ИГЭУ.

Разработанная математическая модель учитывает: воздействие наружного климата, тепловые потоки, проходящие через ограждающие конструкции здания, выделение теплоты от оборудования БЩУ, воздухообмен и влагоперенос.

Для расчёта температурных и скоростных полей, давления программный пакет Comsol Multiphysics использует метод конечных элементов, который решает дифференциальные уравнения численно. При этом помещение БЩУ разбивается на конечные элементы, которые образуют сетку. Сетка конечных элементов уплотняется вокруг моделируемых объектов, при этом наименьший размер элементов у воздухораспределителей (рис.1).

Рис. 1. Сетка конечных элементов тренажера БЩУ АЭС

Для описания физических процессов переноса теплоты в оборудовании БЩУ и в воздухе рабочей зоны, турбулентного потока воздуха, выходящего из воздухораспределителей используются дифференциальные уравнения (ДУ) в частных производных: ДУ Навье – Стокса динамики вязкого газа, дополненное уравнением неразрывности, ДУ энергии, ДУ k- модели турбулентности.

Расчёт температурных и скоростных полей осуществляется через физический режим моделирования Non-Isothermal Flow.

Разработанная математическая модель позволит определять требуемый расход подаваемого воздуха, температуру внутреннего воздуха, необходимого для поддержания работоспособности и комфорта персонала путем изменения амплитуды температур и скорости приточного воздуха, произвести проверку на теплоустойчивость ограждающих стен, исследовать различные способы установки воздухораспределителей типа 4АПН.

В настоящее время составлены ДУ с соответствующими краевыми условиями, исследовано влияние тепловыделяющего оборудования на температурное и скоростное поле помещения, построены линии тока приточных воздушных струй. Исследуется влияние амплитуды температур и скорости приточного воздуха.

Данная модель может быть применима для реальных БЩУ АЭС при создании систем динамического микроклимата.

УДК 621