амплитуды на обтекаемые поверхности внутрикорпусных устройств
(ВКУ), в которых размещается активная зона реакторов, приводит к
значительным динамическим напряжениям. Совершенствование гео-
метрии проточного тракта реакторов ВВЭР-440 и ВВЭР-1000 позво-
лило уменьшить пульсации давления до
5
. . .
6
кПа на входе в тепло-
выделяющие сборки (ТВС) активных зон этих реакторов [2].
Имеющаяся информация о пульсациях давления в проточной ча-
сти контуров циркуляции теплоносителя реакторов ВВЭР не позво-
ляет выявить основные механизмы возбуждения колебаний ТВС и, в
частности, пучков цилиндрических твэлов, объединенных дистанци-
рующими и нижней опорной решетками. Для решения этой задачи в
МГТУ им. Н.Э. Баумана выполнены исследования пульсационных ха-
рактеристик потока и вибраций пучка твэлов на полномасштабных
макетах ТВС ВВЭР-440, изготовленных по штатной технологии из
штатных конструкционных материалов со свинцовыми имитаторами
топливных таблеток.
Теоретический и расчетный анализ возбуждаемых турбулентным
потоком жидкости или газа вибраций упругих систем проводится
на основе уравнений, отражающих баланс действующих на систему
сил [1]:
M¨
u
+ C ˙
u
+ K
u
=
F ,
(1)
где
u
— вектор перемещений упругой системы (точками отмечено
дифференцирование по времени);
M
,
C
,
K
— матрицы масс, демп-
фирования и жесткости соответственно;
F
— векторы действующих
на упругую систему гидродинамических сил.
Для определения перемещений упругой системы из уравнения (1)
необходимы соотношения, описывающие распределение гидродина-
мических нагрузок по обтекаемым поверхностям. В свою очередь, не-
стационарные гидродинамические нагрузки, действующие со стороны
турбулентного потока, определяются распределениями пульсаций да-
вления на обтекаемых поверхностях. Закономерности формирования
пульсаций давления при турбулентном течении в каналах сложной
геометрии получают, как правило, на базе экспериментальных иссле-
дований.
Пучок твэлов в ТВС ВВЭР-440 представляет собой механическую
колебательную систему, состоящую из 126 цилиндрических оболочек
сзагруже нными в них топливными таблетками и центральной трубки,
объединенными в пучок нижней опорной и одиннадцатью дистанци-
рующими решетками ячеистого типа. Нижняя опорная решетка жест-
ко связана с хвостовиком и шестигранным чехлом ТВС. Хвостовики
твэлов закреплены в нижней опорной решетке спомощью цанги. В
верхней части пучок твэлов связан с чехлом через упругие опоры — пу-
клевки на гранях чехла [3]. Твэлы в ТВС объединены в пучок не только
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2009. № 4 79
