Вынужденные колебания трубных пучков

• Автор: Сахаров, Владислав Юрьевич
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 175 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. МЕХАНИЗМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ ТРУБ ПРИ ПОПЕРЕЧНОМ ОБТЕКАНИИ
1.1. Гидродинамические процессы
1.2. Особенности обтекания трубных пучков
1.3. Механизмы возбуждения колебаний в трубных пучках
2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВИБРАЦИЙ ТРУБНЫХ ПУЧКОВ
2.1. Уравнения вынужденных колебаний трубных пучков
2.2. Математическая модель детерминированных гидродинамических нагрузок
2.3. Моделирование стохастической составляющей гидродинамических нагрузок
3. ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ, ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИ НАВОДИМЫХ ВИБРАЦИЙ ТРУБНЫХ ПУЧКОВ
3.1. Конечно-элементное моделирование трубных пучков
3.2. Методы численного интегрирования уравнений вынужденных колебаний
3.3. Численное моделирование на ЭВМ случайных процессов
3.4. Цифровые методы анализа случайных процессов
4. ВЕРИФИКАЦИЯ РАЗРАБОТАННОЙ МОДЕЛИ ВИБРАЦИЙ ТРУБНЫХ ПУЧКОВ
4.1. Верификация модели на основе литературных данных и расчетов по другим программным кодам
4.1.1. Колебания трех прямых труб в поперечном потоке..
4.1.2. Колебания ряда из трех криволинейных труб, обтекаемых поперечным потоком
4.1.3. Колебания пучка из девяти прямых труб
4.2. Верификация программных модулей спектрального анализа колебательных процессов
4.2.1. Анализ гармонических колебаний
4.2.2. Анализ случайных колебаний. Усеченный белый шут.
4.2.3. Анализ случайных колебаний. Экспоненциальная корреляция
4.3. Верификация на основе экспериментальных данных, полученных на натурных моделях парогенераторов

5. РАСЧЕТ ВИБРАЦИЙ ТРУБНОГО ПУЧКА ПАРОГЕНЕРАТОРА МКХ
5.1. Построение амплитудно-скоростной характеристики.
5.2. Оценки вибрационной прочности, циклической прочности и надежности труб парогенератора МЮс
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Современное энергетическое оборудование с поперечным обтеканием пучков труб потоком жидкости или газа (например, потоком теплоносителя в парогенераторах) характеризуется высокой интенсивностью рабочих процессов при одновременном снижении металлоемкости. Это приводит к повышению энергонапряженности элементов конструкции. Поэтому все более актуальной становится проблема обеспечения их вибрационной прочности и вибрационной надежности, а также заданного уровня долговечности. Согласно данным статистики до 80% остановок энергетических блоков [17] происходит вследствие поломок оборудования теплообмеипых аппаратов, которые обусловлены интенсивными вибрациями теплообменных труб и их сборок (трубных пучков), как наиболее нагруженного элемента. Причиной вибраций является значительное силовое воздействие поперечного потока жидкого или газообразного теплоносителя.
Рассматриваемый тип парогенераторов (коридорный, с трубной навивкой в виде спирали, с поперечным обтеканием труб теплоносителем) имеет целый ряд особенностей: тесное расположение труб в пучке, их пространственная криволинейность, высокие температуры и температурные градиенты, значительные скорости потока теплоносителя, большое количество промежуточных опор (дистанционирующих решеток), в которых грубы устанавливаются с диаметральными зазорами, относительно большую площадь тепловых экранов и направляющих поверхностей в потоке.
Ввиду отсутствия в настоящее время теоретического решения уравнений осредненного турбулентного течения и уравнений Навье-Стокса для тесного пучка поперечно обтекаемых колеблющихся труб, возникает необходимость постановки натурных экспериментов по определению и уточнению характеристик реального взаимодействия труб и потока теплоноси-

Таблица 2.
Зависимость значений энергетического спектра С от безразмерной величины

Значения, заданные в РТМ [241 Аппроксимация по формуле (2.18)
0.014 3.162 4.
0,100 3.162 4.
1.000 0.237 0.
6.310 0.010 0.
10.000 0.005 0.
Как видно из табл. 2.2, значения спектра, определенные по формуле (2.18), превышают значения энергетического спектра из РТМ. Максимальное отличие наблюдается в точке § = 1.0 и достигает примерно 96% по отношению к значениям на рис. 2.5. При равенстве дисперсий а1 аппроксимирующий спектр (2.18) является энергетической оценкой турбулентного поля в запас для рассматриваемого диапазона значений безразмерной частоты
Следует отметить, что опубликованных данных по оценке вероятностных характеристик случайных гидродинамических сил в настоящее время весьма немного. Поэтому предпринимаются попытки аппроксимации турбулентного поля давления простейшими соотношениями с учетом различных допущений.
Для численного моделирования внешних сил стохастической природы, связанных с турбулизацией потока, в данной работе используются следующие соотношения:
Ни , (2.19)
Нят£ю^ЩтЩ. (2.20)