Разработка модели гидроупругих колебаний трубных пучков парогенераторов реакторных установок в поперечном потоке

• Автор: Столотнюк, Ярослава Донатовна
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 198 с. : ил.

Содержание
СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Механизмы возбуждения вибраций и методы описания динамического поведения пучков труб при поперечном

обтекании потоком

1.1 Использование трубных пучков в теплообменных аппаратах реакторных установок. Особенности геометрии пучков труб со встречной навивкой

1.2. Обтекание труб поперечным потоком

1.2.1. Гидродинамические силы при обтекании одиночного неподвижного цилиндра

1.2.2. Особенности обтекания колеблющейся одиночной трубы.

1.2.3. Обтекание пучков труб

1.3. Вибрации пучков труб.
1.4. Задачи экспериментальных исследований
1.5. Математические модели вибраций пучка труб
1.6. Задачи математического моделирования.
1.7. Постановка задачи исследования.
ГЛАВА 2. Экспериментальная установка, методики измерений
случайных сигналов и анализ
погрешностей.
2.1. Циркуляционный контур и экспериментальные модели пучков труб
2.2. Условия физического моделирования
2.3. Трубызонды и измерительные зонды
2.4. Первичные преобразователи для измерения вибраций труб зондов.
2.5. Первичные преобразователи для измерения пульсаций давления.
2.6. Измерения виброперсмсщений тензорезистив
ными преобразователями.
2.7. Информационноизмерительная система
2.8. Мгновенные значения пульсаций давления,
виброускорений и виброперемещений
2.9. Статистический анализ случайных сигналов
2 Измерение гидродинамических нагрузок
2 Анализ погрешностей экспериментов.
2 Программа экспериментов
ГЛАВА 3. Расчет собственных частот и вынужденных колебаний
динамической системы пучок труб жидкость .
3.1. Методика моделирования динамики системы
труб в жидкости.
3.2. Конечноэлементные модели.
3.3. Расчет собственных частот системы пучок труб
жид кость. 0
3.4. Расчеты вынужденных колебаний системы
пучок трубжидкость для неподвижной
жидкости
ГЛАВА 4. Течение и гидродинамические нагрузки в пучке труб
модели.
4.1. Гидравлическое сопротивление трубного пучка
4.2. Среднеквадратичные значения пульсаций
давления на поверхности зондов.
4.3. Энергетические спектры пульсаций давления
на поверхности зондов
4.4. Пространственновременная структура
пульсаций давления на поверхности зондов
4.5. Силовое воздействие жидкости на трубы пучка
4.5.1. Среднеквадратичные значения гидродинамических сил в
поперечном сечении трубызонда
4.5.2. Спектральные характеристики гидродинамических сил
4.5.3. Эффективная нагрузка на трубу
в зонд, оснащенную тензорезисторамн
контрольный эксперимент.
ГЛАВА 5. Верификация модели гидроупругих колебаний.
5.1. Задачи верификации.
5.2. Экспериментальные значения виброускорении
и виброперемещений.
5.3. Численное моделирование внброускорений и
виброперемещений.
5.4. Использование модели гидроупругнх колебаний
в поперечном потоке для выбора проектных решений парогенераторов со спиральными
трубами
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


С точки зрения механики колебаний пучок труб в плотной жидкости (воде, жидких металлах) является подсистемой сложной системы жидкость — конструкция, взаимодействие которых определяет собственные и вынужденные колебания трубного пучка. Роль жидкости состоит в увеличении эффективной массы труб, демпфировании колебаний, а также в формировании нагрузок, действующих на пучок. Последняя роль до сих пор для трубных пучков различной геометрии изучена недостаточно. Имеется крайне ограниченное число данных о величинах гидродинамических нагрузок в трубных пучках и апробации этих данных в рамках моделей расчета вибраций. Настоящая работа призвана в определенной мере восполнить этот пробел в части трубных пучков с противоположной навивкой змеевиков в соседних радиальных рядах. Работа инициирована потребностью в экспериментальном и расчетном обосновании уровня вибраций в парогенераторе РУ БРЕСТ ЗОО-ОД. Полученные данные могут быть использованы и для других теплоносителей с достаточно высокой плотностью. Глава 1. Использование трубных пучков в теплообменных аппаратах реакторных установок. Конструктивное решение тсплообменного аппарата определяется размещением и компоновкой его в составе реакторной установки. Теплопередающие системы представляют собой трубные пучки с прямыми, и-образными и спиральными трубами. Трубные пучки, как правило, располагаются в цилиндрических корпусах, при этом трубы дистанционируются с целью уменьшения уровня вибраций. Наиболее компактную, с полной самокомпенсацией температурных деформаций конструкцию имеют теплообменные аппараты со спиральной упаковкой труб в пучке. Пучок труб представляется в виде концентрических рядов из многозаходных змеевиков, при этом угол атаки внешнего потока равен углу подъема спирали. Указанные достоинства витых теплообменных поверхностей приводят к использованию подобных конструкций в реакторных установках как действующих так и в проектируемых. Особенности однобухтовых пучков из труб с большим радиусом навивки (Д/с/ > 4) (рис. Дистанционирование спиральных труб в однобухтовых пучках осуществляется вертикальными планками с гребенками или хомутами, устанавливаемыми равномерно по окружности между концентрическими рядами. Планки жестко закрепляются на корпусе. Рис. Тсплообменные аппараты с витыми трубами, имеющими встречное или параллельное направление навивки в соседних рядах, используются в проектах реакторных установках типа ВВЭР (ІБІБ (Италия), МЮС (Япония)), в реакторной установке и проекте (соответственно) с жидкометаллическим теплоносителем “Суперфеникс” (Франция), БРЕСТ-0 ОД (Россия) и газоохлаждаемых УНТЯ (Япония). Если в парогенератрах МЯХ (угол навивки 2,6°) (рис. УНТЫ (рис. БІБ (рис. Суперфеникс” (рис. В таких парогенераторах используются коридорные пучки труб с различными продольными и поперечными шагами. В проекте парогенератора реактора БРЕСТ-0 ОД продольный относительный шаг (Р/Л) составляет 1,3, а поперечный (5/с0- 1,9. Особенности геометрии пучков труб со встречной навивкой можно проиллюстрировать на примере объекта исследования данной работы -фрагменте пучка труб размерением 5x, моделирующим участок труб между дистанционирующими элементами (схема геометрии представлена на рис. Встречная навивка соседних пакетов труб приводит к изменению относительного расположения труб в соседних пакетах в направлении вдоль труб (направление т). Например, в сечениях ББ и ГГ (рис. ВВ (рис. В промежутках между сечениями идет периодическая перестройка геометрии поперечного сечения пучка. Трубы в соседних пакетах находятся на наименьшем расстоянии в тех параллельных плоскости ху сечениях, для которых координата г соответствует границам длины периодичности геометрии пучка труб. Эти особенности геометрии совместно с изменением угла набегания потока на трубы соседних рядов приводят к нетрадиционной картине течения, периодически меняющейся вдоль змеевиков. Вследствие этого следует ожидать периодичности вдоль осей труб характеристик турбулентности потока, а, следовательно, и нагрузки со стороны потока на трубы. Рис. Имеет место несимметрия канала в первых 3. АА, ББ, ВВ. Рис. Рис. Рис. Горячая . Рис. Рис. Рис.