Trudy NGTU im. R.E. AlekseevaTrudy NGTU im. R.E. AlekseevaТруды НГТУ им. Р.Е. Алексеева1816-210XNizhny Novgorod State Technical University n.a. R.E. Alekseev70223910.46960/1816-210X_2025_2_77KHPAJGNUCLEAR POWER AND ATOMIC POWER ENGINEERINGЯдерная энергетика и атомное машиностроениеResearch ArticleInfluence of geometrical characteristics of mixing blades on hydraulic resistance of mixing grids of fuel assemblies of nuclear reactorsВлияние геометрических характеристик смесительных лопаток на гидравлическое сопротивление перемешивающих решеток тепловыделяющих сборок ядерных реакторовhttps://orcid.org/0000-0001-7174-3643ProninA. N.ПронинА. Н.
Russian Federation
Proninaleksei@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0637-7004DmitrievS. M.ДмитриевС. М.
Russian Federation
dmitriev@nntu.ruNizhny Novgorod state technical university n.a. R.E. AlekseevНижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева21062025277840502202605022026Copyright ©; 2025, Pronin A.N., Dmitriev S.M.Copyright ©; 2025, Пронин А.Н., Дмитриев С.М.2025Pronin A.N., Dmitriev S.M.Пронин А.Н., Дмитриев С.М.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.eco-vector.com/1816-210X/article/view/702239

The article is devoted to experimental studies of the influence of geometric parameters of mixing blades of TVS-Kvadrat mixing spacer grids on hydraulic resistance. The research methodology is based on modeling the flow of water coolant in the reactor core in the region of self-similar flow based on the theory of hydrodynamic similarity. The influence of the blade inclination angle in the range from 15° to 40° with a constant area of the flow cross-sectional area, as well as the influence of area of the flow section obstruction by the blades in the range from 6.8 to 10.6 mm2 with a constant inclination angle of 25° on the hydraulic resistance coefficient of mixing spacer grids were studied. All studies were conducted for a corridor tube bundle with a relative pitch S/d=1.3 at Reynolds criterion values from 10.000 to 100.000. As a result of the studies, integral dependencies were obtained that characterize the influence of the geometric parameters of the blades on the hydraulic resistance. The obtained dependencies will allow predicting the hydraulic resistance, as well as making substantiated choices of the geometric parameters of mixing blades when designing and creating new designs of mixing devices. The set of experimental data served as the basis for creating a database that can be used to validate calculation codes and programs for complex mathematical modeling using modern computers.

Проведено экспериментальное исследование влияния геометрических параметров смесительных лопаток перемешивающих дистанционирующих решеток ТВС-Квадрат на их гидравлическое сопротивление. Методология основана на моделировании течения водяного теплоносителя в активной зоне реактора в области автомодельного течения на основе теории гидродинамического подобия. Исследовано влияние угла наклона лопаток в диапазоне от 15 до 40° с постоянной площадью затеснения проходного сечения, а также площади затеснения проходного сечения лопатками в диапазоне от 6,8 до 10,6 мм2 с постоянным углом наклона 25° на коэффициент гидравлического сопротивления перемешивающих дистанционирующих решеток. Все исследования проведены для коридорного пучка труб с относительным шагом S/d=1,3 при значениях критерия Рейнольдса от 10 000 до 100 000. Получены интегральные зависимости, характеризующие влияние геометрических параметров лопаток на гидравлическое сопротивление и позволяющие прогнозировать гидравлическое сопротивление, а также проводить обоснованный выбор геометрических параметров смесительных лопаток при проектировании и создании новых конструкций перемешивающих устройств. Набор экспериментальных данных послужил основой для создания базы данных, которая может быть использована для валидации расчетных кодов и программ комплексного математического моделирования с использованием современных вычислительных машин.

TVS-Kvadratmixing gridsmixing bladeshydraulic resistance coefficientexperimental studiesТВС-Квадратперемешивающие решеткисмесительные лопаткикоэффициент гидравлического сопротивленияэкспериментальные исследованияThe work was carried out within the framework of a state assignment in the field of scientific activity (topic No. FSWE-2024-0003)Работа выполнена в рамках государственного задания в сфере научной деятельности (тема № FSWE-2024-0003)Перепелица, Н.И. Решетки со смесительными элементами для ТВС ВВЭР // Атомная энергия. 2020. Т. 128. Вып. 3. С. 123-130.Перепелица, Н.И. Дистанционирующие решетки со смесительными элементами для ТВС PWR. Часть 2. // Атомная техника за рубежом, 2018. № 4. С. 3-8.Самойлов, О.Б. Перемешивающая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора / О.Б. Самойлов, А.И. Романов, В.Б. Кайдалов [и др.] // Патент №2383954 С1. – Бюл. «Изобретения. Полезные модели». 2016. № 23 (Электронная версия).Самойлов, О.Б. Перемешивающая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора / О.Б. Самойлов, А.И. Романов, В.Б. Кайдалов [и др.] // Патент №79211 U1. – Бюл. «Изобретения. Полезные модели». 2008. № 35 (Электронная версия).Дмитриев, С.М. Исследование локальной гидродинамики теплоносителя в смешанной активной зоне реактора ВВЭР / С. М. Дмитриев, А. В. Герасимов, А. А. Добров [и др.] // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2020. Т. 63, № 2. С. 151-162. – DOI 10.21122/1029-7448-2020-63-2-151-162Дмитриев, С.М. Экспериментальные исследования гидродинамики потока теплоносителя за дистанционирующей и перемешивающей решетками ТВСА-12PLUS реактора ВВЭР-1000 / С.М. Дмитриев, А.В. Варенцов, Д.В. Доронков [и др.] // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика ядерных реакторов. 2017. № 1. С. 126-134.Дмитриев, С.М. Экспериментальные исследования поля скорости потока теплоносителя в ТВСА реакторов ВВЭР И ВБЭР / С.М. Дмитриев, И.В. Каратушина, А.Н. Пронин [и др.] // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2014. № 1(103). С. 113-118.Самойлов, О.Б. Исследование эффективности пластинчатых решеток-интенсификаторов теплообмена в сборках типа ТВСА-Т. / О.Б. Самойлов, Д.Л. Шипов, А.В. Куприянов [и др.] // Атомная энергия. 2020. Т. 128. Вып. 1. С. 18-23.Гухман, А.А. Введение в теорию подобия / А.А. Гухман – М.: Высшая школа, 1973. – 295 c.Добров, А.А. Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2021622378 Российская Федерация. ИЯЭ и ТФ-БД. Зависимость коэффициента гидравлического сопротивления перемешивающей решетки-интенсификатора ТВС реактора PWR от угла отгиба дефлектора: № 2021622278: заявл. 26.10.2021: опубл. 02.11.2021 / А.А. Добров, Д.В. Доронков, А.Н. Пронин [и др.]; заявитель федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева».