Диссертация (1026034), страница 17

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 17)

5.15.Релаксация контактных сил с учетом различных коэффициентов трения междутвэлами и ячейками ДР и с учетом разброса значений начального натяга междутвэлом и ДРРелаксация контактных сил на Рис. 5.15 приведена для различныхкоэффициентов трения между твэлами и ячейками ДР, варьируемых от 0.2 до0.6 [44], и для различной величины натяга между твэлом и ДР: от 0.02 до 0.08мм, причем черному цвету на графике соответствует наименьший натяг 0.02 ифиолетовому–наибольшийнатяг0.08мм.Графикирелаксации,расположенные между крайним нижним и верхним, построены при значенияхнатяга,рассчитанныхпосредствомлинейнойинтерполяциимеждуминимальным и максимальным значением натяга.Табличные значения релаксации контактных сил Fc  t  , графическипредставленные на Рис.

5.15, по формуле (3.2) пересчитываются в релаксациюсил трения Ffr  t  между твэлами и ячейками ДР. В свою очередь Ffr  t  входитв разрешающие уравнения для определения проскальзывания твэлов (5.33).129При расчете деформирования тепловыделяющей сборки, коэффициентытрения и значения натяга между твэлами и ДР задаются посредствомоднородного закона распределения между вышеуказанными значениями.Однако, поскольку релаксация контактных сил определяется для дискретныхзначений коэффициента трения и натяга (Рис. 5.15), то релаксация контактнойсилы для конкретного твэла и ДР рассчитывается посредством линейнойинтерполяции по дискретным значениям.Значения материальных констант в соотношении ползучести (1.2) дляциркониевого сплава Э110 при расчете деформирования ТВС задаются изрезультатов верификации констант:A  3.59 1023 м2с / ( Па n  н) ,n  1.42 ,Q  1.30 104 K .

Константы для сплава Э635 задаются в соответствии с работой[56]: A  0.233 1013 м2с / ( Па n  н), n  1, Q  1.30 104 K .Значения для определения деформаций, вызванных радиационнымростом, для твэлов (материал Э110) и НК (материал Э635) задаются всоответствии с работой [7].

Для сплава Э110 деформации радиационного роста r  1025   t  и для сплава Э635  r  0.48 1025   t  , где  – флакснейтронов, н / (с  см2 ) , t – время, с.5.4.2. Исследование устойчивостирешения взависимости отвеличины временного шага интегрированияКак было показано в пункте 5.1.5, зависимость решения от величинышага должна быть невысокой в связи с применением явного метода Эйлера споследующей итерационной обработкой при решении основных уравненийзадачи (5.37), (5.38).На Рис. 5.16 и 5.17 представлены зависимости величины максимальногопрогиба ТВС от количества шагов по времени при расчетах ТВС с учетом130воздействии на сборку только сжимающей силы пружинного блока и приусловии учета эксцентриситета ее точки приложения.Рис. 5.16.Зависимость максимального прогиба по длине ТВС во времени от количествашагов во времениЦвет линии на Рис.

5.16 соответствует количеству шагов интегрированияво времени.Рис. 5.17.Зависимость максимального прогиба ТВС в конце времени решения отколичества шагов во времени131Анализ Рисунков 5.16 и 5.17 дает основание полагать, что уравненияметодики расчета релаксационной стойкости ТВС составлены верно, посколькупри увеличении количества шагов по времени, решение стремится касимптотическому значению, однако наличие скачков при числе разбиений повремени от 300 может быть связано с накоплением критического числадеформаций ползучести, после которого решение может быть недостоверным.Из Рисунков 5.16 и 5.17 можно определить число шагов интегрированияпо времени, приемлемое для численного решения задачи: 200 шагов.5.4.3.Сравнениерезультатовработыпрограммысэкспериментальными даннымиПодтверждение достоверности работы алгоритма, программы и методарасчета на основе сравнения с экспериментальными данными являетсянеобходимымусловиемпроверкиадекватностиразработанноймоделидеформирования ТВС.Из всего объема работ, посвященных разработке методов расчетадеформирования ТВС, можно выделить две, где представлены результатыиспытаний макета ТВС в форме, приемлемой для сравнения результатов.

Вработе Макарова В.В. [43] представлены графические результаты испытаний нажесткость различных топливных сборок, в том числе модификации ТВС-2.Графические результаты представляют зависимость прогиба ТВС в среднем еесечении от приложенной к центральной ДР поперечной нагрузки, причемнаправление нагрузки меняется. На Рис.

5.18 представлено сравнениеэкспериментальных и расчетных кривых.Прогиб, мм132Сила, кгсРис. 5.18.Сравнение экспериментальной [43] и расчетной зависимостей прогиба ТВС всреднем сечении от силы, приложенной к центральной ДР ТВСНа Рис. 5.18 график черного цвета отражает экспериментальную кривую– график красного цвета отражает расчетную кривую. Сравнительный анализграфиков на Рис. 5.18 дает основание полагать, что программа и алгоритм,разработанной методики адекватны и отражают реальное деформированиеТВС.Дополнительную уверенность в адекватности разработанной методикипридает сравнение расчетов и экспериментов по критерию, изложенному вработе Шарого Н.В.

[80].В работе [80] приводится описание экспериментов, где в качествеисследуемого параметра выбиралась количественная оценка проскальзываниятвэлов. Согласно экспериментальным данным, проскальзывание твэловначинается при поперечной силе около 0.3 кН.Для сравнения работы программы с экспериментальными данными наРис. 5.19 приведена зависимость относительного числа проскользнувшихтвэлов (в процентах от всего количества твэлов) от приложенной поперечнойсилы к центральной ДР ТВС.133Рис. 5.19.Относительное число твэлов в состоянии проскальзывания в зависимости отвеличины поперечной силыКоличественное сравнение экспериментальных и расчетных результатовоказалось невозможным ввиду сложностей в эксперименте при оценки числапроскользнувших твэлов, однако качественное сравнение, показывает, что прирасчете проскальзывание твэлов наступает при силе 0.1 кН и максимальноеколичество проскользнувших твэлов наблюдается уже при силе 0.7 кН, чтовидно из графика на Рис.

5.19. Также следует отметить, что проскальзываниетвэлов напрямую зависит от сил трения между твэлами и ДР и приварьировании сил трения меняется картина проскальзывания твэлов.5.4.4.Анализнапряженно-деформированногосостояниятепловыделяющей сборкиНа рисунках ниже приведены основные графические результатыпрограммы расчета деформирования ТВС.134Одна из наиболее важных расчетных характеристик – прогиб ТВС стечением времени.

На Рис. 5.20 представлен суммарный (по осям OX и OY)прогиб ТВС во времени.Рис. 5.20.Суммарный (по осям OX и OY) прогиб ТВС в зависимости от времениРис. 5.20 демонстрирует основные особенности математической модели:нарастание прогиба во времени – что связано с ползучестью и релаксациейнапряжений, а также – закрепление ТВС, которое осуществляется с однойстороны шарниром, с другой – заделкой.Для наглядного представления изменения значений максимальногопрогиба во времени на Рис.

5.21 приведена зависимость максимального прогибаот времени.135Рис. 5.21.Изменение во времени максимального значения прогиба ТВСАнализ графиков на Рис. 5.20 и 5.21 показывает, что с течением временипрогиб ТВС возрастает, однако скорость роста в конце времени счета убывает.Следующейособенностьюразработаннойматематическоймоделидеформирования ТВС является учет проскальзывания твэлов в ячейкахдистанционирующихрешеток.Какбылопоказановпункте5.1.6,проскальзывание твэлов происходит в тот момент времени, когда силы трениямежду твэлами и дистанционирующими решетками снижаются за счетрелаксации до уровня значения осевой силы, действующей в рассматриваемомучастке твэла.На Рис.

5.22 представлена графическая иллюстрация проскальзываниятвэлов.136Рис. 5.22.Графическое представление проскальзывания твэлов: синий цвет точек –проскальзывания нет; красный цвет точек – проскальзывание есть; зеленыйцвет точек – расположение НК.Каждое сечение на Рис. 5.22 при определенном значении временипредставляет собой точки расположения твэлов и НК в сечении ТВС,закрашенные определенным цветом.

В случае, если ни на одном участке твэлане произошло проскальзывание – твэл в сечении условно обозначается синейточкой, в случае, если хотя бы на одном участке твэла произошлопроскальзывание – твэл условно обозначается красной точкой. Точки зеленогоцвета на рисунке отображают координаты расположения направляющихканалов.Анализ Рис. 5.22 показывает, что проскальзывание твэлов начинаетпроисходить для каждого твэла – в разное время, что следует из разбросазначений натяга между твэлом и ДР, различных напряжений в твэлах и какследствие различных релаксаций сил трения между твэлами и ДР. Для полнотыкартиныРис.5.23представленапроскользнувших твэлов от времени.зависимостьотносительногочисла137Рис.

5.23.Зависимость относительного числа твэлов в состоянии проскальзывания отвремениРис. 5.23 иллюстрирует относительное число твэлов (от полного числатвэлов)всостояниипроскальзываниявзависимостиотвремени.Сопоставление Рис. 5.21 и 5.23 дает возможное объяснение изменения скоростироста прогиба во времени: в начальный момент времени скорость ростапрогиба увеличивается, поскольку интенсивно растет относительное числопроскользнувших твэлов, далее скорость роста прогиба замедляется, чтосвязано с замедлением роста относительного числа проскользнувших твэлов.Следующейособенностьюразработаннойматематическоймоделиявляется учет изменения напряжений в каждом твэле и направляющем канале.В расчетной модели ТВС все твэлы и НК пронумерованы, в связи с этим, наРис.

5.24 и 5.25 приведена нумерация и расположение твэлов и НК в сборке.138Рис. 5.24.Расположение и нумерация твэлов в ТВСРис. 5.25.Расположение и нумерация направляющих каналов в ТВСВ соответствии с Рис. 5.24 и 5.25, каждый твэл и НК имеет номер иопределенный цвет. На Рис. 5.26 и 5.27 приведены напряжения в твэлах и НК,причем цвет графика соответствует нумерации, представленной на Рис.

Характеристики

Список файлов диссертации