Авторы
Самолысов А.В., Марчевская О.А., Каплунов С.М.
Организация
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения имени А.А. Благонравова Российской академии наук, Москва, Россия
Самолысов А.В. – aспирант. Контакты: 101990, Москва, Малый Харитоньевский переулок, 4. Тел.: (499) 135-35-14; e-mail:
Марчевская О.А. – студент.
Каплунов С.М. – профессор, доктор технических наук.
Аннотация
На основании описанных в литературе экспериментальных данных были проанализированы основные механизмы возбуждения вибраций трубных пучков и для наиболее опасного механизма возбуждения – гидроупругого механизма возбуждения вибраций – была установлена причина его появления: потеря устойчивости невозмущенного положения труб, вызванная срывным обтеканием пучка труб в условиях их тесного расположения.
Доказано, что природа гидроупругого механизма возбуждения колебаний труб требует учета отрывного характера обтекания труб, т.к. без учета отрывного обтекания получается выражение для критической скорости, при которой возникает апериодическая потеря устойчивости. Экспериментально же наблюдается не апериодическая, а колебательная потеря устойчивости с частотой, близкой к собственной частоте отдельной трубки.
Для решения поставленных в работе задач с помощью численных экспериментов были выбраны наиболее экономичные и современные методы исследования процессов обтекания многокомпонентных систем – вихревые методы, которые позволяют адекватно и с инженерной точностью воспроизвести природу рассматриваемых физических процессов.
В работе разрабатывается метод определения критической скорости обтекания пучка трубокпосредством определения матрицы гидродинамического взаимодействия, как основной характеристики системы «пучок – жидкость». Матрица гидродинамического взаимодействия для пучка с заданным расположением трубок в поперечном сечении может быть определена с помощью численного эксперимента. Ограничиваясь исследованиями в рамках гипотезы плоских сечений, можно не конкретизировать форму изгибных колебаний труб и проводить анализ распределенных гидродинамических сил в произвольном поперечном сечении пучка. При этом в численном эксперименте достаточно рассмотреть плоскую задачу обтекания системы круговых профилей, каждый из которых может совершать колебания по заданному закону. Ниже излагается общая схема численного эксперимента, позволяющая определить элементы матрицы гидродинамического взаимодействия для конкретного пучка.
Ключевые слова
гидроупругое возбуждение, потеря устойчивости, критическая скорость обтекания пучка, срывное обтекание, матрица гидродинамического взаимодействия, вихревые методы
УДК 621.039
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2016, вып. 3, 3:14