рассматривать как гидроупругую колебательную систему, состоящую
из механической и гидродинамической подсистем. Сложный харак-
тер их взаимодействия, недостаточно изученные закономерности фор-
мирования нестационарных гидродинамических нагрузок со стороны
потока на обтекаемые поверхности, влияние характеристик потока на
динамические свойства механичекой подсистемы, малочисленные ко-
личественные данные по эффектам демпфирования колебаний обу-
словливают отсутствие универсальных методик прогнозирования ви-
брационного поведения ТВС. В настоящее время имеется успешный
опыт расчетного анализа и экспериментальных исследований, глав-
ным образом, собственных частот и форм изгибных и крутильных ко-
лебаний, конструкционного демпфирования ТВС ядерных реакторов.
В то же время механизмы взаимодействия механической и гидродина-
мической подсистем исследованы недостаточно.
В частности, отсутствуют количественные данные по эффектам
гидродинамического демпфирования колебаний пучка твэлов в потоке
теплоносителя. Демпфирование (конструкционное и гидродинамиче-
ское) и действующие со стороны потока гидродинамические нагрузки
определяют интенсивность вибраций пучка твэлов и ТВС в целом.
Диссипативную силу (силу сопротивления колебаниям) традицион-
но считают пропорциональной скорости движения упругого элемента:
f
dis
∼ −
ς
dδ
dτ
, где
ς
— коэффициент демпфирования;
δ
— вибропереме-
щение [2]. Очевидно, что коэффициент демпфирования складывается
из двух составляющих, одна из которых
ς
k
обусловлена конструкцион-
ными потерями энергии (трение в зоне контактов пуклевок дистанцио-
нирующих решеток с оболочками твэлов, внутреннее демпфирование
в материале оболочек и т.д.), а вторая
ς
g
— потерями энергии на преодо-
ление сопротивления колебаниям со стороны потока теплоносителя:
ς
=
ς
k
+
ς
g
.
(1)
Коэффициент конструкционного демпфирования пучка твэлов за-
висит от многих характеристик ТВС как механической системы, и
его количественные значения могут быть определены только экспе-
риментально. По данным работы [3], коэффициенты гидродинамиче-
ского демпфирования могут существенно превышать коэффициенты
конструкционного демпфирования и их роль может быть определяю-
щей в ограничении интенсивности вибраций. Поэтому исследования
процессов рассеяния энергии колебаний пучка твэлов в продольном
потоке теплоносителя и получение надежных количественных данных
по гидродинамическому демпфированию колебаний являются необхо-
димым этапом разработки моделей гидродинамически возбуждаемых
вибраций ТВС ядерных реакторов.
В предыдущей работе [4] авторов предложен механизм и разра-
ботана модель демпфирования колебаний пучка твэлов в макронепо-
движной жидкости применительно к чехловым ТВС водоохлаждаемых
58 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2009. № 3
