Numerical simulation of cooling of a heat-releasing porous layer submerged in water is carried out. Using the analytical and numerical models, the critical conditions under which local dryout of the porous medium occurs are studied. Numerical and analytical solutions obtained with different drag models, including those which explicitly account for the interphase drag, are analyzed. The uncertainty factors affecting the dryout heat flux are considered. Global sensitivity analysis is applied to the dryout heat flux as a function of physical and model parameters. Optimization of model parameters determining the functional dependencies of the relative phase permeability is carried out versus the experimental data available. Sensitivity indices are obtained for the dryout heat flux dependence on the physical parameters of the problem (particle diameter, porosity, system pressure). Probability density functions are obtained for the dryout heat flux, and the boundaries of the safe zone in which steady-state cooling of the porous layer is possible without local dryout are constructed.

Выполнено численное моделирование охлаждения однородного тепловыделяющего пористого слоя, находящегося в объеме воды. С помощью аналитической и численной моделей исследованы критические условия, при которых происходит осушение слоя. Проведено сравнение численных и аналитических решений при использовании различных моделей трения, в том числе с учетом межфазного трения. Рассмотрены факторы, вносящие неопределенность в величину критического теплового потока. Исследована глобальная чувствительность критического теплового потока к модельным и физическим параметрам задачи. Проведена оптимизация модельных параметров, определяющих функциональные зависимости для относительных фазовых проницаемостей на имеющихся экспериментальных данных. Определены индексы чувствительности критического потока к физическим параметрам (диаметр частиц, пористость, системное давление), построены функции распределения критического теплового потока и определены границы безопасной области, в которой возможно стационарное охлаждение пористого слоя без локального осушения среды.