Особенности гидродинамики и обоснование вибропрочности пучков твэлов альтернативной тепловыделяющей сборки реактора ВВЭР-1000
Как установлено, эти проблемы вызваны пространственным искривлением первоначальной формы TBC в процессе эксплуатации и, как следствие, искривлением направляющих каналов стержней СУЗ, одновременно являющихся элементами силового каркаса TBC, под влиянием ряда факторов. Среди факторов, способствующих изгибу кассет, сложно выделить какой-либо единственный и доминирующий, поэтому необходимо… Читать ещё >
Содержание
- Перечень условных обозначений и сокращений
- Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДУЕМОГО ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ
- 1. 1. Аналитический обзор 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 Пито-Прандтля
- 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. Шлирен — 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
- 2. 1. Описание экспериментального стенда для исследования гидродинамических характеристик потока теплоносителя в модели фрагмента активной зоны реактора ВВЭР-1000 с ТВСА
- 2. 2. Методики проведения экспериментальных исследований гидродинамических характеристик потока теплоносителя в модели фрагмента активной зоны реактора ВВЭР-1000 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 ВВЭР-1 ООО с ТВСА.
2.4. Выводы по второй главе.
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРОДИНАМИКИ ПОТОКА ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В МОДЕЛИ ФРАГМЕНТА АКТИВНОЙ ЗОНЫ РЕАКТОРА ВВЭР-1000 С ТВСА.
3.1 Результаты исследования режимов течения потока теплоносителя в модели фрагмента активной зоны реактора ВВЭР-1000 с ТВСА.
3.1.1 Исследование длины участка гидродинамической стабилизации потока в экспериментальной модели.
3.1.2 Исследование зоны автомодельного течения в трубном пучке модели
3.1.3. 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 TBC.
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 TBC А.
4.5 Выводы по четвертой главе.
Глава 5. РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПУЧКОВ ТВЭЛОВ ТВ CA С ПОТОКОМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ.
5.1 Методика проведения оценки 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 ТВ CA 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 гидроупругой потери устойчивости.
5.3 Выводы по пятой главе.
- 2. 2. 1. Методика проведения экспериментальных исследований режимов течения теплоносителя в экспериментальной модели
Список литературы
- Марков Д. В. Формоизменение серийных TBC и твэлов ВВЭР-1000 в диапазоне выгораний топлива 13−50 МВт-сут/кги. Диссертация на соискание ученой степени кандидата наук. Н. Новгород, НГТУ, 2001.
- Левченко Ю.Д., Субботин В. И., Ушаков П. А. Распределение скоростей теплоносителя и напряжений на стенке плотно упакованных стержней. «Атомная энергия» т.22 Вып. З 1967 г.
- Бибиков Л.И., Левченко Ю. Д. и др. Профили скорости жидкости на входном участке полотно упакованных пучков стержней. «Атомная энергия» т.35Вып.1 1973г.
- Субботин В.И., Левченко Ю. Д., Ушаков П. А. Эксперементальные исследования осредненых характеристик турбулентного потока в ячейках пучков стержней. «Атомная энергия» т. ЗЗ Вып.5 1973г.
- Жуков A.B., Сорокин А. П., Матюхин Н. М. Межканальный обмен в TBC быстрых реакторов: расчетные программы и практическое приложение. М. Энергоатомиздат 1991 г.
- В. И. Субботин, П. А. Ушаков, Ю. Д. Левченко и др. Поле скоростей турбулентного потока жидкости при продольном обтекании пучков стержней.// Препринт ФЭИ-198. Обнинск: ОНТИ ФЭИ, 1970.
- Eifler W., Nijsing R. Experimental Investigation of Velocity Distribution and Flow Resistance in a Triangular Array of Parallel Rods // Nucl. Engng and Design. 1967. Vol. 5, № 1.
- M. X. Ибрагимов, И. А. Юсупов, Л. Л. Кобзарь и др. Расчет касательных напряжений на стенке канала и распределения скоростей при турбулентном течении жидкости. «Атомная Энергия». 1964. Т. 21. Вып.2.
- Булеев Н. И. Расчет полей скорости и коэффициентов турбулентной156теплопроводности в каналах сложной формы.// ТВТ. 1971. № 2.
- Субботин В. И., Ушаков П. А. Расчет гидродинамических характеристик пучков стержней.// Моделирование термодинамических явлений в активной зоне быстрых «реакторов. Прага: Изд-во ЧСКАЭ, 1971. № 2.
- П. А. Ушаков, А. В. Жуков и др. (СССР), Ф. Мантлик, Я. Гейна идр.(ЧСФР). Исследование термодинамических характеристик в правильных и деформированных решетках твэлов быстрых реакторов. М: Изд-во СЭВ, 1978.
- Жуков A.B., Свириденко Е. Я., Матюхин Н. М. Исследование гидродинамики сложного течения в сборках стержней с дистанционирующей проволочной навивкой. ПрепринтФЭИ-665.
- Влияние блокировки проходного сечения модельной сборки TBC б.р. на распределение скоростей теплоносителя. Препринт ФЭИ-1961.
- Пешехонов Н. Ф. Приборы для измерения давления, температуры и направления потока в компрессорах. Москва, Оборонгиз, 1962.
- Бобков В.П., Грибанов Ю. И. Статистические измерения в турбулентных потоках. Москва, Энергоатомиздат 1988 г.
- Поуп А., Гойн К. Аэродинамические трубы больших скоростей. М. Мир 1968 г.
- Дейч М.Е., Зарянкин А. Е. Гидрогазодинамика. М.'Энергоатомиздат, 1984 г.157
- Y. N. Chen (Argonne National). Колебания решетки круговых цилиндров в жидкости. Труды американского общества инженеров-механиков. Конструирование и технология машиностроения. Сер. В, 1975, т. 97, № 4. Русский перевод изд. «Мир», Москва.
- Жукаускас А. А., Жюгда И. Теплоотдача цилиндра в поперечном потоке жидкости. Вильнюс, Мокслас, 1979- 236 с.
- Жукаускас А. А., Улинскас Р. В., Катинас В. И. Гидродинамика и вибрации обтекаемых пучков труб. Вильнюс, Мокслас, 1984.-312 с.
- Чень И. Н. Колебания подъемной силы, обусловленные вихревыми дорожками Кармана за одиночным круговым цилиндром и в пучках труб. Конструирование и технология машиностроения. Сер. В, 1972, т. 94, № 2, с. 111−139.
- Катинас В. И., Шукстерис В. С., Жукаускас А. А. Поперечное обтекание потоком воздуха и вибрация упруго установленного цилиндра. Тр. АН ЛитССР. Сер. Б, 1975, т.5(90). с. 101−112.
- Чень И. Н. Вибрации и шум в трубчатых теплообменниках, вызываемые дорожками Кармана в потоке газа. Конструирование и технология машиностроения. Сер. В, 1968, т. 90, № 1, с. 137−150.
- Жукаускас А. А., Макарявичус В., Шланчаускас А. Теплоотдача пучков труб в поперечном потоке жидкости. Вильнюс, Минтис, 1968−190с.
- Жукаускас А. А., Улинскас Р. В., Сипавичус Ч. Ю. Средняя теплоотдача и гидравлическое сопротивление поперечно обтекаемых158потоком вязкой жидкости пучков труб при низких значениях Re. Тр. АН ЛитССР, Сер. Б, 1978. т.2(105), с. 93−103.
- Жукаускас А. А., Улинскас Р. В. Исследование характеристик турбулентного пограничного слоя при положительном градиенте давления. В кн.: Тепломассообмен-VI. т.1, ч.2, Минск, 1980. с. 91−100.
- Жукаускас А. А., Катинас В. И., Передние Э. Э., Микишев А. Н.
- Особенности обтекания и вибраций шахматных и коридорных пучков труб теплообменников в поперечном потоке вязкой жидкости. Тр. АН ЛитССР, Сер. Б, 1977. т.4(101), с. 47−58.
- Жукаускас А. А., Катинас В. И., Передние Э. Э., Соболев В. А.
- Обтекание и вибрация радиальных пучков труб теплообменников в поперечном потоке жидкости. Тр. АН ЛитССР, Сер. Б, 1978. т.6(109), с. 53−62.
- В.И. Субботин, П. А. Ушаков, Ю. Д. Левченко и др. Осредненные характеристики турбулентного потока воздуха на входном участке круглой трубы. Препринт ФЭИ-599. Обнинск, 1975.
- М.Х. Ибрагимов,, В. И. Субботин, В. П. Бобков и др. Структура турбулентного потока и механизм теплообмена в каналах. М.: Атомиздат, 1978, 296 с.
- Кириллов П.Л. и др. Справочник по теплогидравлическим расчетам (ядерные реакторы, теплообменники, парогенераторы).- М.: Энергоатомиздат, 1990.-360 с.
- Хинце И.О. Турбулентность, М.: Физматгиз, 1963.
- Будов В.М., Дмитриев С. М. Форсированные теплообменники ЯЭУ. -М.: Энергоатомиздат, 1989 (III). 176 с.
- Повх И.Л. Аэродинамический эксперимент в машиностроении Л.: Машиностроение, 1974. — 460 с.159
- Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы. М.: Энергия, 1978.
- Субботин В. И., Ибрагимов М. X., Ушаков П. А., Бобков В. П., Жуков А. В., Юрьев Ю. С. Гидродинамика и теплообмен в атомных энергетических установках (основы расчета). М.: Атомиздат, 1975.-408 с.
- Nikuradze I. Untersuchungen liber turbulente stromugen in nichtkereis-formingen Rohren. «Ingr-Arch.», 1930, Bd 1, S 306.
- Rodet E. Etude de l’eculement d’un fluide dans un tunnel prismatique de section trapezoidale. Doct. Thesees, Grenoble, 1958.
- Gessner F. В., Jones J. B. On some aspects of fully developed turbulent flow in rectangular channels. «J. Fluid Mech.», 1965, v. 23, part. 4, p. 689.
- Brundrett E., Baines W. D. The production and diffusion of vorticity in duct flow. «J. Fluid Mech.», 1964, v. 19, part. 3, p. 375.
- Eckert E. R., Irvin T. F. Flow in corners of passages with noncircular cross section. «Trans. ASME», 1956, v.78, № 4, p. 709.
- Howarth L. Conserning secondary flow in straight pipes. «Proc. Cambridge Phil. Soc.», 1938, v.34, part 3, p. 335.
- Кремерс К., Эккерт E. Измерение с помощью термоанемометра характеристик турбулентного воздушного потока в канале треугольного поперечного сечения. «Прикладная механика», Сер. Е., 1962, т. 29, с. 3.
- Leutheusser Н. J. Turbulent flow in rectangular ducts «J. Hidraw. Div. Proc. Amer. Soc. Civil Engrs», 1963, v.89, H. 43, p. 1.
- Marris A. W. The generation of secondary vorticity in an incompressible fluid. «Trans. ASME», 1963, v.30, № 4, p. 525.
- Hinze I. O. Secondary currents in wall turbulence. «Phis. Fluids», 1967, v. 10, № 9, p. 122.
- PTM 108.302.03−86. Парогенераторы АЭС. Расчет вибрации теплообменных труб.- Введен с 01.01.88.160
- Программа расчета конструкций методом конечного элемента ANSYS. Лицензионное соглашение № 78 372 418 772 от 02.07.96.
- Инв. № 2997/74 от. Отчет. Изучение вибраций трубных систем теплообменников (промежуточный отчет). Шифр темы: 01−126, 1974, Каунас.
- Инв. № 4238/78 от. Отчет. Изучение вибраций трубных систем теплообменников. Исследование пучков труб, наклоненных к направлению потока. Общие выводы и рекомендации для проектирования по данной проблеме. Шифр темы: 01−126, 1977, Каунас.
- Коннорс Н. Г. Гидроупругая вибрация трубных пучков, вызванная поперечным потоком (перевод статьи из сборника «Вибрация в теплообменниках, возбуждаемых потоком»), Нью-Йорк, 1970.
- Расчетно-экспериментальный анализ вибропрочности элементов ТВСА в условиях гидродинамического взаимодействия с потоком теплоносителя в активной зоне ВВЭР-1000. Отчет о НИР, ОКБМ, инв. № 202 395.
- Дмитриев С.М., Спиридонов Д. В., Егоров В. В. и др. Гидродинамика и межканальное перемешивание однофазного потока в пучках твэлов. // Труды Второй Российской национальной конференции по тепломассообмену. Москва, 1998 г., т.2, стр. 108−111.161
- Спиридонов Д. В., Никаноров О. Л., Кордюков П. Г., Хробостов А. Е.
- Гидродинамика и массообмен в периферийных ячейках альтернативной тепловыделяющей сборке реактора ВВЭР-1000А. // Тезисы докладов пятой нижегородской сессии молодых ученых. Н. Новгород, 2000 г.
- Дмитриев С. М., Спиридонов Д. В., Пруцков В. Н. и др. Расчетно-экспериментальное исследование гидродинамики в альтернативных TBC ВВЭР-1000 в целях их безопасной эксплуатации. Отчет по НИР. Депонировано в ВНТИЦ. Инв. № 02.20.108 358.
- Дмитриев С.М., Спиридонов Д. В., Хробостов А. Е. и др.