核主泵混流式模型泵流固熱耦合仿真分析.pdf

1、核能作為緩和世界能源危機(jī)的一種經(jīng)濟(jì)有效的措施，在當(dāng)今世界電力領(lǐng)域扮演著重要的角色，在資源的可利用性和經(jīng)濟(jì)性上有獨(dú)特的優(yōu)勢，但在意外事故上又有其高危險性，因此有必要對核能發(fā)電這把“雙刃劍”進(jìn)行深入研究。核主泵作為核島內(nèi)唯一的回轉(zhuǎn)部件，它屬于核電站一級設(shè)備，核主泵的長時間安全運(yùn)行在整個核電站的運(yùn)行過程中占有舉足輕重的地位。
　　 本文從某核電站核主泵的性能參數(shù)出發(fā)，設(shè)計了核主泵的模型泵，針對核主泵實際運(yùn)行工況特點，運(yùn)用計算流體力學(xué)技

2、術(shù)，對其內(nèi)部流場進(jìn)行分析，并結(jié)合目前比較先進(jìn)的流固熱耦合技術(shù)對核主泵葉輪進(jìn)行深入研究，同時對葉輪的振動特性進(jìn)行分析。本文的主要工作及研究成果如下：
　　 1、總結(jié)核主泵的結(jié)構(gòu)特點和研究現(xiàn)狀，闡述核主泵研究的發(fā)展趨勢，確定采用CFD技術(shù)和流固熱耦合技術(shù)對其研究的基本方法；
　　 2、闡述核主泵模型泵的水力設(shè)計方法，根據(jù)設(shè)計參數(shù)，運(yùn)用Pro/E軟件對模型泵進(jìn)行了三維實體造型；使用網(wǎng)格劃分軟件ICEM對模型泵進(jìn)行結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分

3、，提高了網(wǎng)格質(zhì)量，加快了計算速度；
　　 3、采用CFX軟件對不同流量工況下介質(zhì)的壓力分布、速度分布和溫度分布進(jìn)行數(shù)值模擬，并對模擬結(jié)果進(jìn)行分析和性能預(yù)測曲線，結(jié)果顯示核主泵模型泵的性能曲線較平緩、無駝峰且具有較寬的高效區(qū)，符合運(yùn)行要求；
　　 4、通過比較流固耦合的求解方法，本文采用弱耦合分區(qū)法，在軟件ANSYSWorkbench+CFX上實現(xiàn)對模型泵的不同運(yùn)行工況流固熱耦合數(shù)值計算，分別得到了核主泵模型泵在流固熱耦合

4、作用下整場、葉輪和導(dǎo)葉的壓力、速度和溫度的分布情況；與定常狀態(tài)下流場分析做對比，得到葉片的變形影響著流場和溫度場分布，說明進(jìn)行流固熱耦合分析的必要性；結(jié)合流場的非定常特性對模型泵的各個截面進(jìn)行壓力脈動特性分析，發(fā)現(xiàn)泵的脈動頻率主要受葉片通過頻率的影響，在葉輪進(jìn)口、葉輪流道中和葉輪出口表現(xiàn)較強(qiáng)，而在導(dǎo)葉流道和球殼流道段影響逐漸減弱。
　　 5、將流固熱耦合的結(jié)果作為預(yù)應(yīng)力對模型泵進(jìn)行模態(tài)分析，并與空氣中的模態(tài)分析做對比，發(fā)現(xiàn)兩種模