pimiПриборы и методы измеренийDevices and Methods of Measurements2220-95062414-0473BNTU10.21122/2220-9506-2021-12-4-292-300pimi-734Research ArticleМетоды измерений, контроля, диагностикиMethods of measurements, monitoring, diagnosticsПрименение корреляционного метода измерений для восстановления профиля скорости с пространственной и временной дискретизацией при исследованиях гидродинамики турбулентных потоков на базе метода матричной кондуктометрииApplication of the Correlation Measurement Method for Reconstructing of the Velocity Profile with Spatial and Temporal Discretization in Studies of the Hydrodynamics of Turbulent Flows Based on the Matrix Conductometry MethodДмитриевС. М.DmitrievS. M.

ул. Минина, 24, г. Нижний Новгород 603950

Minin str., 24, Nizhny Novgorod 603950

ХробостовА. Е.KhrobostovA. E.

ул. Минина, 24, г. Нижний Новгород 603950

Minin str., 24, Nizhny Novgorod 603950

СолнцевД. Н.SolncevD. N.

ул. Минина, 24, г. Нижний Новгород 603950

Minin str., 24, Nizhny Novgorod 603950

БариновА. А.BarinovA. A.

Бурнаковский проезд, 15, г. Нижний Новгород 603074

Burnakovsky proyezd, 15, Nizhny Novgorod 603074

ЧесноковА. А.ChesnokovA. A.

Бурнаковский проезд, 15, г. Нижний Новгород 603074

Burnakovsky proyezd, 15, Nizhny Novgorod 603074

КоноваловИ. А.KonovalovI. A.

Адрес для переписки: Коновалов И.А. – Нижегородский государственный технический университет, ул. Минина, 24, г. Нижний Новгород 603950e-mail: iliakonowaloff@yandex.ru

Address for correspondence: Konovalov I.A. – Nizhny Novgorod State Technical Univercity, Minin str., 24, Nizhny Novgorod 603950, Russia e-mail: iliakonowaloff@yandex.ru

iliakonowaloff@yandex.ruМакаровМ. А.MakarovM. A.

ул. Минина, 24, г. Нижний Новгород 603950

Minin str., 24, Nizhny Novgorod 603950

ЗыряноваТ. К.ZyryanovaT. K.

ул. Минина, 24, г. Нижний Новгород 603950

Minin str., 24, Nizhny Novgorod 603950

Нижегородский государственный технический университет имени Р.Е. АлексееваРоссияNizhny Novgorod State Technical Univercity n.a. R.E. AlekseevRussian Federation«ОКБМ Африкантов» АОРоссия“Afrikantov OKB Mechanical Engineering” JSCRussian Federation202122122021124292300Copyright © Дмитриев С.М., Хробостов А.Е., Солнцев Д.Н., Баринов А.А., Чесноков А.А., Коновалов И.А., Макаров М.А., Зырянова Т.К., 20212021Дмитриев С.М., Хробостов А.Е., Солнцев Д.Н., Баринов А.А., Чесноков А.А., Коновалов И.А., Макаров М.А., Зырянова Т.К.Dmitriev S.M., Khrobostov A.E., Solncev D.N., Barinov A.A., Chesnokov A.A., Konovalov I.A., Makarov M.A., Zyryanova T.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://pimi.bntu.by/jour/article/view/734

Корреляционный метод измерения расхода теплоносителя применяется при эксплуатации ядерных энергетических установок и широко распространен в исследовательской практике, в том числе, для изучения гидродинамики турбулентных потоков. Однако вопрос о его применимости и возможностях при исследованиях с использованием метода матричной кондуктометрии остается открытым. В ранее проведенных работах был освещён алгоритм определения корреляционного расхода с использованием кондуктометрической измерительной системы и оценена погрешность полученных результатов, а также была исследована зависимость влияния шума и времени сбора данных на достоверность полученных результатов. Однако, данные работы были проведены с использованием двух независимых сетчатых датчиков и вопрос о разрешении локальных скоростных компонент не был освещён. В связи с этим целью данной работы являлось проведение апробации корреляционного метода измерения скорости с временной и пространственной дискретизацией с использованием двухслойных сетчатых кондуктометрических датчиков.

Получены картограммы скорости по сечению экспериментальной модели при квазистационарном смешении, а значение среднерасходной скорости хорошо согласуется со значениями, полученными со штатных расходомеров стенда. Проведены измерения при нестационарной постановке эксперимента и получены реализации расхода и скоростных компонент потока в измерительных точках.

Анализ полученных значений позволяет сделать вывод об оптимальном времени сбора данных при корреляционных измерениях, а также о достоверности полученных результатов.

The correlation method for measuring of the coolant fl rate is used in the operation of nuclear power plants and is widespread in research practice including study of turbulent fl    hydrodynamics. However the question of its applicability and possibilities in studies using the matrix conductometry method remains open. Earlier the algorithm for determining of the correlation fl rate using a conductometric measuring system was highlighted and the error of the results obtained was estimated and the dependence of the influence of noise and the time of data collection on the reliability of results was investigated. These works were carried out using two independent mesh sensors and the issue of the resolution of local velocity components was not covered. The purpose of this work was to test the correlation method for measuring velocity with temporal and spatial sampling using two-layer mesh conductometric sensors.

As the result velocity cartograms were obtained over the cross-section of the experimental model with quasi-stationary mixing and the value of the average flow rate is in good agreement with the values obtained from the standard flow meters of the stand. Also measurements were carried out at a non-stationary setting of the experiment and realizations of the flow rate and velocity components of the flow at the measuring points were obtained.

Analysis of the obtained values allows to conclude about the optimal data collection time for correlation measurements, as well as the reliability of results.

корреляционный расходомерпространственная и временная дискретизацияпространственная кондуктометрияаварийные процессы в ЯЭУcorrelation flow meterspatial and temporal discretizationspatial conductometryemergency processes in a nuclear power plantThe work was carried out within the framework of the state assignment in the field of scientific activity (topic No. FSWE-2021-0008).ReferencesMazurok A.S., Alekseev Y.P. [Analysis of Methods for Modeling Local Thermohydraulic Processes in Elements NPP]. Teplovi ta yaderni energetichni ustanovki [Thermal and Nuclear Power Units], 2013, no. 3, pp. 23– 34 (in Ukrainian).Mazurok A.S., Alekseev Y.P. [Analysis of Methods for Modeling Local Thermohydraulic Processes in Elements NPP]. Teplovi ta yaderni energetichni ustanovki [Thermal and Nuclear Power Units], 2013, no. 3, pp. 23– 34 (in Ukrainian).Vorobjov Y.Y., Kocheryanc O.R. [Thermal-hydraulic model of VVER-1000 reactor to obtain the boundary conditions for destruction resistance estimation with application RELAP5/MOD3.2]. Jadernaja i radiacionnaja bezopasnost' [Nuclear and radiation safety], 2011, no. 50, pp. 13–19 (in Russian).Vorobjov Y.Y., Kocheryanc O.R. [Thermal-hydraulic model of VVER-1000 reactor to obtain the boundary conditions for destruction resistance estimation with application RELAP5/MOD3.2]. Jadernaja i radiacionnaja bezopasnost' [Nuclear and radiation safety], 2011, no. 50, pp. 13–19 (in Russian).Velt I.D., Mikhailova J.V., Sudakov V.K. [Measurements of Liquid Metal Coolant Flow in The Breeder Reactors]. Izmeritelnaya tehnika [Measuring Technology], 2018, no. 1, pp. 22–27 (in Russian). DOI: 10.32446/0368-1025it.2018-1-22-27Velt I.D., Mikhailova J.V., Sudakov V.K. [Measurements of Liquid Metal Coolant Flow in The Breeder Reactors]. Izmeritelnaya tehnika [Measuring Technology], 2018, no. 1, pp. 22–27 (in Russian). DOI: 10.32446/0368-1025it.2018-1-22-27Por G., Berta M., Csuvar M. Measurement of the Coolant Flow Rate using Correlation of Temperature Fluctuations. Progress in Nuclear Energy, 2003, no. 14, pp. 281–288. DOI: 10.1016/S0149-1970(03)00038-6Por G., Berta M., Csuvar M. Measurement of the Coolant Flow Rate using Correlation of Temperature Fluctuations. Progress in Nuclear Energy, 2003, no. 14, pp. 281–288. DOI: 10.1016/S0149-1970(03)00038-6Konovalov I.A., Khrobostov A.E., Legchanov M.A., Solncev D.N., Barinov A.A., Ryazanov A.V., Chesnokov A.A., Makarov M.A. Application of the Correlation Velocity Measurements for Hydrodynamic Investigations of Turbulent Coolant Flow in Nuclear Reactor Elements. Devices and Methods of Measurements, 2020, no. 3, pp. 196–20 (in Russian). DOI: 10.21122/2220-9506-2020-11-3-196-203Konovalov I.A., Khrobostov A.E., Legchanov M.A., Solncev D.N., Barinov A.A., Ryazanov A.V., Chesnokov A.A., Makarov M.A. Application of the Correlation Velocity Measurements for Hydrodynamic Investigations of Turbulent Coolant Flow in Nuclear Reactor Elements. Devices and Methods of Measurements, 2020, no. 3, pp. 196–20 (in Russian). DOI: 10.21122/2220-9506-2020-11-3-196-203Bendat J., Piersol A. Random Data: Analysis and Measurements Procedures. Fourth Edition. John Willey & Sons, 2012, pp. 272–274.Bendat J., Piersol A. Random Data: Analysis and Measurements Procedures. Fourth Edition. John Willey & Sons, 2012, pp. 272–274.Barinov A.A., Varencov A.A., Glavny V.G., Dmitriev S.M., Legchanov M.A., Ryazanov A.V., Khrobostov A.E. [Implementation of The Method of Spatial Conductometry for Experimental Research of The Processes od Mixing Intra-reactor Flows in Moder Nuclear Units]. Trudy NGTU im. R.E. Alekseeva [Transactions of NNSTU n.a. R.E. Alekseev], 2017, no. 2, pp. 35–41 (in Russian).Barinov A.A., Varencov A.A., Glavny V.G., Dmitriev S.M., Legchanov M.A., Ryazanov A.V., Khrobostov A.E. [Implementation of The Method of Spatial Conductometry for Experimental Research of The Processes od Mixing Intra-reactor Flows in Moder Nuclear Units]. Trudy NGTU im. R.E. Alekseeva [Transactions of NNSTU n.a. R.E. Alekseev], 2017, no. 2, pp. 35–41 (in Russian).Prasser H.M., Kliem S. Coolant mixing experiments in the upper plenum of the ROCOM test facility. Nuclear Engineering and Design, 2014, vol. 276, pp. 30– 42. DOI: 10.1016/j.nucengdes.2014.05.016Prasser H.M., Kliem S. Coolant mixing experiments in the upper plenum of the ROCOM test facility. Nuclear Engineering and Design, 2014, vol. 276, pp. 30– 42. DOI: 10.1016/j.nucengdes.2014.05.016Dave A., Manera A., Beyer M., Lucas D., Prasser H.M. Uncertainty analysis of an interfacial area reconstruction algorithm and its application to two group interfacial area transport equation validation. Nuclear Engineering and Design, 2016, vol. 310, pp. 620–637. DOI: 10.1016/j.nucengdes.2016.10.038Dave A., Manera A., Beyer M., Lucas D., Prasser H.M. Uncertainty analysis of an interfacial area reconstruction algorithm and its application to two group interfacial area transport equation validation. Nuclear Engineering and Design, 2016, vol. 310, pp. 620–637. DOI: 10.1016/j.nucengdes.2016.10.038Velasco H.F., Rodriguez O.M.H. Applications of wire-mesh sensors in multiphase flows. Flow Measurement and Instrumentation, 2015, vol. 45, pp. 255–273. DOI: 10.1016/j.flowmeasinst.2015.06.0240955-5986Velasco H.F., Rodriguez O.M.H. Applications of wire-mesh sensors in multiphase flows. Flow Measurement and Instrumentation, 2015, vol. 45, pp. 255–273. DOI: 10.1016/j.flowmeasinst.2015.06.0240955-5986

The authors declare that there are no conflicts of interest present.