Особенности гидродинамики и обоснование вибропрочности пучков твэлов альтернативной тепловыделяющей сборки реактора ВВЭР-1000

• Автор: Спиридонов, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 315 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Перечень условных обозначений и сокращений.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДУЕМОГО ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Аналитический обюр результатов исследований гидродинамических характеристик потока теплоносителя в пучках гладких стержней.
1.2 Аналитический обзор методов измерения гидродинамических характеристик однофазных потоков.

1.2.1 Электромагнитный метод измерения ЭМИ полей скорости в

каналах сложной формы.

1.2.2 Исследование потока с помощью пневмометрических приборов

1.2.2.1 Измерение гидродинамических характеристик потока трубкой ПитоПрандтля

1.2.2.2 Измерение гидродинамических характеристик потока с помощью многоканальных пневмометрических зондов
1.2.3 Измерение гидродинамических характеристик потока термоанемометром.
1.2.4. Исследование потока с помощью оптических методов
1.2.4.1 Теневой метод
1.2.4.2 Шлирсн метод.
1.2.4.3 Интерферометры.
1.3 Анализ механизмов гидродинамического возбуждения труб
1.3.1 Особенности обтекания одиночной трубы
1.3.2 Обтекание пучков труб
1.4 Выводы по первой главе
Глава 2. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО СТЕНДА И
МЕТОДИК ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Описание экспериментального стенда для исследования гидродинамических характеристик потока теплоносителя в модели фрагмента активной тоны реактора ВВЭР 1 ООО с ТВСА.
2.2 Методики проведения экспериментальных исследовании гидродинамических характеристик потока теплоносителя в модели фрагмента активной зоны реактора ВВЭР1 ООО с ТВСА
2.2.1 Методика проведения экспериментальных исследований режимов течения теплоносителя в экспериментальной модели
2.2.1.1 Методика исследования длины участка гидродинамической стабилизации потока.
2.2.1.2 Методика исследования зоны автомодельного течения в трубном пучке модели
2.2.2 Методика измерения осредненных во времени характеристик турбулентного течения пятиканальным пневмометрическим зондом
2.2.3 Методика проведения экспериментов и обработки экспериментальных данных по исследованию локальных полей скорости
в характерных зонах ТВСА
2.2.4 Методика проведения экспериментов и обработки экспериментальных данных по исследованию межканального взаимодействия теплоносителя при симметричном и несимметричном расположении поясов дистанционирующих решеток соседних ТВСА
2.3 Достоверность результатов экспериментального исследования.
2.3.1 Оценка погрешности измерений
2.3.2 Апробация методик проведения экспериментальных исследований гидродинамических характеристик однофазного потока в модели фрагмента активной зоны реактора ВВЭР1 ООО с ТВСА
2.4. Выводы по второй главе
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРОДИНАМИКИ ПОТОКА ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В МОДЕЛИ ФРАГМЕНТА АКТИВНОЙ ЗОНЫ РЕАКТОРА ВВЭР1 ООО С ТВСА
ЗЛ Результаты исследования режимов течения потока теплоносителя в модели фрагмента активной зоны реактора ВВЭР с ТВСА .
ЗЛЛ Исследование длины участка гидродинамической стабилизации потока в экспериментальной модели
3.1.2 Исследование зоны автомодельного течения в трубном пучке модели
ЗЛ .3. Исследование коэффициента гидравлического сопротивления дистанционирующих решеток экспериментальной модели.
3.2 Результаты экспериментальных исследований локальных полей скорости в характерных зонах ТВСА
3.3 Выводы по третьей главе.
Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ МЕЖКАНАЛЬНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ ПРИ СИММЕТРИЧНОМ И НЕСИММЕТРИЧНОМ РАСПОЛОЖЕНИИ ПОЯСОВ ДИСТАНЦИОНИРУЮЩИХ РЕШЕТОК СОСЕДНИХ ТВСА
4.1 Результаты исследования гидродинамики потока теплоносителя в характерных зонах ТВСА и межкассетном зазоре при симметричном расположении поясов ДР по высоте соседних .
4.2 Результаты экспериментального исследования межканального взаимодействия теплоносителя при несимметричном расположении
поясов дистанционирующих решеток соседних ТВСА
4.2.1 Результаты экспериментального исследования течения теплоносителя по длине экспериментальной модели на участке с несимметрично расположенными поясами дистанционирующих решеток соседних ТВСА.
4.2.2 Результаты экспериментального исследования процессов перераспределения потоков теплоносителя между соседними сегментами ТВСА до и после пояса дистанционирующих решеток, расположенного
только в одном из сегментов ТВСА
4.2.3 Обсуждение результатов экспериментальных исследований.
4.3 Результаты экспериментального исследования глубины распространения гидродинамических возмущений в поперечном направлении, вызванных разновысотным расположением поясов ДР соседних ТВСА.
4.5 Выводы по четвертой главе
Глава 5. РАСЧЕТНОЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПУЧКОВ ТВЭЛОВ ТВСА С ПОТОКОМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ
5.1 Методика проведения опенки параметров колебаний твэлов в составе пучков, вызванных поперечным потоком жидкости.
5.1.1 Определение собственных частот колебаний твэлов в пучках
5.1.2 Методика расчета вибраций твэлов при поперечном обтекании теплоносителем
5.1.2.1. Определение частоты срыва вихрей Кармана.
5.1.2.2 Методика расчета критической скорости гидроупругого возбуждения.
5.2 Оценка характеристик взаимодействия элементов ТВСА с поперечным потоком теплоносителя.
5.2.1 Определение собственных частот колебаний стержней в пучках
твэлов.
5.2.2 Оценка вибропрочности твэлов при поперечном обтекании теплоносителем
5.2.2.1 Определение частоты срыва вихрей Кармана.
5.2.2.2 Оценка возможности гидроумругой потери устойчивости
5.3 Выводы по пятой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Список использованной литературы


Получены следующие результаты экспериментов, представленные в таблице 1. Исследуемая ячейка. Рис. Таблица 1. Результаты экспериментальных исследований профиля касательных напряжений и полей скоростей. Для ячеек типа 1 рис. Эксперименты проводились на установке с расходом воздуха до 0 м3ч при напоре до мм вод. Касательные напряжения на стенке определяли методом Престона 5. Локальные скорости измерялись трубками Пито. Для ячеек типа 1 наблюдается смещение максимального касательного напряжения от оси симметрии ячейки. Еще большее смещение отмечено для ячеек типа 3, особенно при зсЫ Причина указанного эффекта, по мнению авторов, кроется в специфике вторичных течений вызванных дистанционирующими пластинами. Отмечено, что профили касательных напряжений слабо зависят от числа Яе. Ь 1 0, 6ф 0. Для канала с 1. Также отмечено, что профиль относительной
скорости
слабо зависит от касательного напряжения на стенке. Для каналов с . В работе 6 приводятся результаты исследований полей скоростей в треугольных решетках гладких стержней с различными относительными шагами, включая плотную упаковку стержней ,0,. Эксперименты проводились на моделях, состоящих из 3, 7, и стержня, содержащих в измерительном поворотном стержне электромагнитный датчик. Поворот измерительного стержня обеспечивал фиксацию распределения скорости в канале по периметру стержня. Плотная упаковка стержней обеспечивалась в модели с стержнем, а относительный шаг 1, реализовывался в модели с стержнями. В табл. Таблица 1. Внешний диаметр стержня 1. Внутренний диаметр стержня 1. ЬУ, отн. Внутренний диаметр обечайки Э. Относительный шаг расположения стержней зУ, отн. Таблица 1. Относительный шаг расположения стержней , отн. Площадь проходного сечения модели . На рис. Пито. Рис. Рис. Рис. Э результаты электромагнитных измерений Д данные 7 измерения трубками Пито 1 данные 8 измерения трубками Пито расчет по методикам 9 соответственно. Рис. Пито авторов 7 и 8 соответственно канал пальмеровского типа. Распределения скорости по периметру канала образованного плотноупакованными стержнями ло данным электромагнитных измерений, согласуются с экспериментальными данными авторов 7,8, а также с результатами расчетов по методикам 9. При сравнении производилось усреднение данных 7, 8 и результатов расчета в площадках со, , заключенных между стенкой канала и линией максимальной скорости в пределах центрального угла Дф 3. Согласие результатов наблюдается также для тесных решеток стержней 1,. При сравнении используются данные 7,8, полученные для каналов, имитирующих решетку стержней с относительным шагом ,. Для раздвинутых решеток стержней, когда потоки теплоносителя в параллельных каналах взаимодействуют друг с другом, проводится сравнение с данными для сборки стержней 1,. Я расстояние от центра стержня до линии максимальной скорости у г го текущее расстояние от стенки стержня уаах Я Го расстояние от стенки стержня до линии максимальной скорости У уупах , безразмерное расстояние от стенки стержня. Как видно из рис. Заметно, что неравномерность скорости в раздвинутых пучках стержней рис. Повидимому, ряд гидродинамических факторов, таких, как вторичные течения, межканальное перемешивание и т. Индексы сб и п относятся к сборкам стержней и канатам пальмеровского типа соответственно. Профиль скорости в отдельно взятом канале сборки формируется под влиянием смежных каналов. Даже в каналах одинаковой геометрии могут иметь место различные профили скорости в зависимости от того, какими особенностями обладают течения в соседних каналах. Так, скорость на границе раздела между стандартными и боковыми ячейками в угловой зоне сборки меньше, чем в боковой зоне. Поэтому неравномерность скорости в стандартных ячейках, прилежащих к угловому стержню, больше, чем в стандартных ячейках, прилежащих к боковому стержню закономерности I и И на рис. Рис. Рис. Рис. О результаты измерений сборка из 7 стержней. М,результаты измерений трубками Пито в канале пальмсровского типа ,8. Рис. Рис. КЮФВ результаты электромагнитных измеренийусредняющая зависимость.