Исследование акустических и резонансных явлений в паропроизводящих системах судовых ЯЭУ


Авторы

Митрофанова О. В.*, Старовойтов Н. А.**

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Москва, Россия

*e-mail: omitr@yandex.ru
**e-mail: starovoitovnik@yandex.ru

Аннотация

Работа посвящена исследованию влияния переходных режимов течения в трубных системах судовых ядерных энергетических установок (ЯЭУ) на возбуждение акустических колебаний, приводящих к резонансным эффектам, сопровождаемым явлением ограничения расхода, соответствующим кризису закрученного потока. Рассмотрены конструкции современных ЯЭУ с блочной и интегральной компоновкой. На примерах численного моделирования показано, что на некоторых участках теплогидравлического тракта судовых ЯЭУ могут возникать условия для формирования масштабных вихреобразований. Выполненные экспериментальные исследования позволили выявить условия развития резонансных эффектов при вихревой генерации акустических колебаний в диапазоне частот акустических стоячих волн (АСВ). Показано, что предельный расход среды соответствует условию реализации режима кризиса закрученного потока и является главным параметром, определяющим развитие резонансных явлений.

Ключевые слова:

Судовые ядерные энергетические установки, гидродинамика, вихревые структуры, кризис закрученного потока, физико-математическое моделирование, экспериментальные исследования, акустические колебания, акустические стоячие волны, резонансные эффекты

Библиографический список

  1. Штрек А.А. Современные тенденции и вызовы при  проектировании арктических транспортных судов //  Российская Арктика. 2019. №5. С. 30–35. DOI: 10.24 411/2658-4255-2019-10054
  2. Фильчук К.В., Коробов В.Б., Юлин А.В., Шевелева Т.В. Влияние наблюдаемых изменений климатических условий на хозяйственную деятельность в  морях Российской Арктики // Российская Арктика. 2022. № 17. С. 21-33. DOI: 10.24412/2658-4255-2022-2-21-33
  3. Беляев В.М., Вешняков К.Б., Вешняков В.Г., Кудинович И.В., Пахомов А.Н., Рязанцева О.В., Сутеева А.Ж., Чесноков Ю.Н., Шкляров Н.В. Атомные энергетические установки для перспективных ледоколов на базе унифицированного оборудования //  Труды Центрального научно-исследовательского института им. академика А.Н. Крылова. 2015. № 89(373). С. 7–20.
  4. Королёв В.И. Анализ теплогидравлических характеристик кассет парогенераторов реакторных установок «РИТМ‑200» универсальных атомных ледоколов // Вестник Государственного университета  морского и речного флота имени адмирала С. О.  Макарова. 2022. Т. 14. № 5. С. 759–774. DOI: 10.21 821/2309-5180- 2022-14-5-759-774
  5. Зверев Д.Л., Фадеев Ю.П., Пахомов А.Н, Галицких В.Ю., Полуничев В.И., Вешняков К.Б., Кабин  С.В., Турусов А.Ю. Реакторные установки для атомных ледоколов. Опыт создания и современное состояние. // Атомная энергия. 2020. т. 129. вып. 1. с. 29–37.
  6. Королёв В.И. Анализ новых технических решений  по реакторной установке «РИТМ-200» в пр. 22220  универсальных атомных ледоколов // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. 2022. Т. 14. № 6.  С. 945–960. DOI: 10.21821/2309-5180-2022-14-6-945-960
  7. Новиков И.И., Скобелкин В.И., Абрамович Г.Н.,  Клячко Л.А. Закономерность расхода жидкости в  закрученном потоке (эффект максимального расхода  закрученного потока жидкости). Открытие №389.  18.10.1990 г.
  8. Новиков И.И. Термодинамика: Учебное пособие для  студентов энергомашиностроительных и теплотехнических специальностей вузов. М.: Машиностроение.  1984. 592 с.
  9. Митрофанова О.В., Ивлев О.А. Актуальные теплофизические исследования в целях совершенствования судовых ядерных энергетических установок //  Морские интеллектуальные технологии. 2023. № 4-1. С. 85-94. DOI: 10.37220/MIT.2023.62.4.011
  10. Митрофанова О.В, Ивлев О.А., Федоринов А.В.  Влияние эффектов вихреобразования на работоспособность трубных систем парогенераторов судовых  ядерных энергетических установок // Морские интеллектуальные технологии. 2023. № 4–1. С. 95–102.  DOI: 10.37220/MIT.2023.62.4.012
  11. Митрофанова О.В., Федоринов А.В. Моделирование гидродинамики и теплообмена в каналах парогенерирующих систем судовых ядерных энергетиче ских установок интегрального типа // Теплофизика  высоких температур. 2023. Т. 61, № 4. С. 625-631.  DOI: 10.31857/S0040364423040117
  12. Баринов А.А. Расчетно-экспериментальное моделирование нестационарных процессов смешения потоков теплоносителя в перспективных ЯЭУ для АЭС  малой мощности // А.А. Баринов: дис. … канд. тех.  наук. Н.Н.. 2020. 192 с.
  13. Проскуряков К.Н., Федоров А.И., Запорожец М.В., Дятловский А.А., Гусейнов В.А. Методы и алгоритмы идентификации источников возникновения  акустических стоячих волн в первых контурах АЭС  с ВВЭР-440 // Глобальная ядерная безопасность.  2015. №3(16). С. 77–84.
  14. Проскуряков К. Н. Цифровая акустическая модель  водо-водяного энергетического реактора // Теплоэнергетика. 2021. № 9. С. 14–20. DOI: 10.1134/S0040363621 09006X
  15. Проскуряков К.Н., Аникеев А.В., Афшар И. Верификация цифровой акустической модели реактора  в пусковом и номинальном режимах АЭС с ВВЭР //  Теплоэнергетика. 2021. № 11. С. 35–42. DOI:  10.1134/S0040363621100040
  16. Проскуряков К.Н., Хвостова М.С., Исмаил Р.М.,  Яковлев К.А. Цифровая акустическая модель компенсатора давления АЭС с ВВЭР // Глобальная  Ядерная Безопасность. 2023. 48(3). С. 51–61. DOI:  10.26583/gns-2023-03-05
  17. Проскуряков К.Н., Исмаил Р.М., Яковлев К.А.,  Пирогов И.Н., Сиваков Н.И. Разработка методики  расчета акустических характеристик компенсатора  давления ВВЭР // Безопасность ядерной энергетики:  тезисы докладов XIX Международной научно-практической конференции, Волгодонск, 06–07 июня  2023 года. 2023. С. 128–131.
  18. Головин А.Н., Шорин В.П. Гасители колебании для  гидравлических систем. // Самара: Изд-во Самарского научного Центра РАН. 2005. 168 с.
  19. Митрофанова О.В. О структурном подобии устойчивых форм спирально-вихревого движения // Инженерно-физический журнал. 2017. Т. 90, № 5,  С. 1179 – 1192.
  20. Поздеева И.Г. Исследование гидродинамики и механизмов генерации акустических колебаний в сложных вихревых течениях. // И.Г. Поздеева: дис. …  канд. техн. наук. Москва: НИЯУ МИФИ. 2019. 117 с.
  21. Митрофанова О.В., Поздеева И.Г. Исследование  механизма саморегулирования акустических колебаний в импактном закрученном течении //Механика  жидкости и газа. 2015. № 5. С. 54–63.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024