moitvivt Моделирование, оптимизация и информационные технологии Modeling, Optimization and Information Technology 2310-6018 Издательство 10.26102/2310-6018/2023.42.3.019 1372 Математическое моделирование течения теплоносителя в сопле Вентури при высоких параметрах среды методом конечных элементов Mathematical modeling of the coolant flow in a Venturi nozzle at high medium parameters by means of the finite element method 0009-0000-9269-6524 Яуров Сергей Васильевич Yaurov Sergey Vasilievich yaurovsv@gmail.com aff-1 0000-0002-1534-5285 Данилов Александр Дмитриевич Danilov Aleksandr Dmitrievich danilov-ad@yandex.ru aff-2 0000-0002-0517-5737 Гусев Константин Юрьевич Gusev Konstantin Yurievich gussev_konstantin@mail.ru aff-3 Скородумов Даниил Геннадьевич Skorodumov Daniil Gennadievich skorodumovdg@gmail.com aff-4 Воронежский государственный технический университет Voronezh State Technical University Воронежский государственный технический университет Voronezh State Technical University Воронежский государственный технический университет Voronezh State Technical University АО «Концерн Росэнергоатом» «Нововоронежская атомная станция» the Branch of the Rosenergoatom, JSC Novovoronezh Nuclear Power Plant 01 01 2026 1 1 10.26102/2310-6018/2023.42.3.019 Copyright © Авторы, 2026 2026 This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License

Сопла Вентури нашли достаточно широкое применение в различных отраслях промышленности. В работе рассмотрена конструкция, режимы работы базового ограничителя течи, выполненного в форме ассиметричного сопла Вентури, одной из технологических систем первого контура энергоблока № 1 Нововоронежской АЭС-2 (проект АЭС-2006). Представлены методики для моделирования в программно-техническом комплексе ANSYS CFX с использованием метода конечных элементов, режимов работы устройства для оценки его результативности в аварийном режиме и режиме нормальной эксплуатации. Приведены результаты теплогидравлических расчетов стационарного режима работы вставки-ограничителя течи, выполнено сравнение с результатами по базовым расчетным методикам. Сложность выполняемой задачи заключается в том, что в трубопроводе, на котором установлен ограничитель течи, теплоноситель имеет температуру, значительно превышающую температуру насыщения, соответствующую давлению среды, в которую происходит истечение при разрыве трубопровода. Участок цилиндрической горловины минимального сечения обеспечивает вскипание жидкости в пределах своей длины, что приводит к частичному самозапиранию потока вытекающего теплоносителя из-за установления критического режима истечения, то есть, по существу, речь идет о решении задачи течения двухфазной среды.

Venturi nozzles have found quite wide application in various industries. The paper considers the design and operating modes of the basic leak limiter made in the form of an asymmetric Venturi nozzle which is one of the technological systems of the first circuit of the Novovoronezh NPP-2 power unit No. 1 (NPP-2006 project). Methods for modeling in the ANSYS CFX software and hardware complex using the finite element method and operating modes of the device to assess its effectiveness in emergency mode and normal operation mode are presented. The results of thermohydraulic calculations of the stationary operation mode of the leak limiter insert are given, comparison with the results according to basic calculation methods is performed. The complexity of the task being performed lies in the fact that the leak limiter is installed on the pipeline where the coolant has a temperature significantly higher than the saturation temperature consistent with the pressure of the medium into which the leakage occurs when the pipeline breaks. The section of the cylindrical neck of the minimum cross-section provides boiling of the liquid within its length, which leads to partial self-locking of the leaking coolant flow because of enabling a critical flow mode; in essence, this refers to the solution to the problem of a two-phase medium flow.

 вставка-ограничитель течи сопло Вентури модернизация продувка разрыв трубопровода течь теплоносителя метод конечных элементов leak limiter insert Venturi nozzle modernization purge pipeline rupture coolant leak finite element method Исследование выполнено без спонсорской поддержки. The study was performed without external funding. References Букринский А.М., Мальцев Б.К., Хлесткин Д.А. Способ ограничения свободного истечения потока среды из замкнутой системы. Авторское свидетельство 306378; 1971(19). Хлесткин Д.А., Коршунов А.С., Канищев В.П. Определение расходов воды высоких параметров при истечении в атмосферу через цилиндрические каналы. Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1978;5:126–134. Мальцев Б.К., Хлесткин Д.А., Келлер. Экспериментальное исследование истечения насыщенной и недогретой воды при высоких давлениях. Теплоэнергетика. 1972; 6:61–63. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: «Машиностроение»; 1992. 672 с. РТМ 274.03. Расчет критических расходов при аварийной разгерметизации циркуляционных контуров АЭС с водным теплоносителем. М.: НИКИЭТ – ВТИ; 2003. 67 с. Тихоненко Л.К., Кеворков Л.Р., Лутовинов С.З. Критические расходы горячей воды при истечении из труб. Теплоэнергетика. 1979;5:32–36. Хлесткин Д.А., Мальцев Б.К., Канищев В.П. Ограничители расхода теплоносителя при разрывах трубопроводов. Атомная энергия. 1986;61(5):377–378. Дейч М.Е., Филиппов Г.А. Газодинамика двухфазных сред. М.: «Энергоиздат»; 1981. 470 с. ГОСТ 8.563.1-97 ГСИ. Измерение расхода и количества жидкостей и газов методом переменного перепада давления. Диафрагмы, сопла ИСА-1932 и трубы Вентури, установленные в заполненных трубопроводах круглого сечения. Технические условия. Стандартинформ, 2005. 64 с. Фисенко В.В. Критические двухфазные потоки. М.: Атомиздат; 1978. 159 с. Габараев Б.А., Карасев Э.К., Лутовинов С.З. Расчетно-экспериментальное исследование критических расходов в соплах. В сб.: Теплофизика, Карловы Вары. 1982;1:183–196. Горшков А.С., Гончаров В.К. Возникновение кавитации в жидкости. Труды Акустического института. 1969;6:30–38.

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