混流式核主泵模型水力性能優(yōu)化及內(nèi)部流動研究.pdf

1、核主泵是核島內(nèi)唯一的高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備，有核島心臟之稱。核主泵是核電站中耗能的主要設(shè)備，因而研究高效的核主泵水力模型以提高實型核主泵的效率有很大的節(jié)能意義。我國目前對混流式核主泵的研發(fā)尚處于起步階段，高效的混流式核主泵水力模型很少。因而研究混流式核主泵過流部件幾何參數(shù)、結(jié)構(gòu)型式等因素對其水力性能的影響，設(shè)計出高效的混流式核主泵水力模型將極大地推動核主泵國產(chǎn)化進程。
　　葉輪葉片出口段形狀，導(dǎo)葉的結(jié)構(gòu)型式（導(dǎo)葉葉片厚度、葉片出口段形狀、葉

2、片分布方式等），葉輪與導(dǎo)葉、球殼的匹配關(guān)系對泵的性能和內(nèi)部流動都有著非常重要的影響。本文以一臺自行設(shè)計的核主泵模型泵為研究對象，通過CFD數(shù)值計算研究了葉輪葉片出口段形狀、導(dǎo)葉葉片出口段形狀、導(dǎo)葉葉片厚度、不同結(jié)構(gòu)導(dǎo)流體對模型泵水力性能的影響，以獲得較好能量性能的模型泵。開展的主要工作和獲得成果如下：
　　1.基于混流泵葉輪設(shè)計原理，結(jié)合速度系數(shù)法運用CFturbo軟件設(shè)計了核主泵葉輪，并對模型葉輪進行三維造型、網(wǎng)格劃分和數(shù)值模擬

3、計算。
　　2.為提高模型葉輪的水力效率，設(shè)計了不同葉片出口段形狀的葉輪，并分析了葉輪出口相對速度分布和葉片壓力載荷分布情況，結(jié)果表明：當(dāng)僅對葉片工作面進行修圓時，葉輪具有較好的水力性能。
　　3.為探討徑向?qū)~對模型泵水力性能的影響，設(shè)計了不同葉片出口段形狀、不同葉片厚度的導(dǎo)葉方案。通過CFD數(shù)值計算研究了主泵內(nèi)部流動情況，結(jié)果表明：對導(dǎo)葉葉片出口段進行修圓，整泵水力效率值變化不大；在一定范圍內(nèi)，整泵水力效率值隨著導(dǎo)葉葉片

4、厚度的減小而增大；導(dǎo)葉葉片最厚處位置變化對整泵水力性能的影響較小。
　　4.為探討不同結(jié)構(gòu)導(dǎo)流體對模型泵水力性能的影響，設(shè)計了不同直徑、不同擴散角的導(dǎo)流環(huán)和不同葉片分布方式的導(dǎo)葉，通過CFD數(shù)值計算研究了主泵內(nèi)部流動情況。結(jié)果表明：對于只加導(dǎo)流環(huán)、導(dǎo)葉葉片對稱布置的導(dǎo)流體模型泵，當(dāng)導(dǎo)流環(huán)方案為L=15mm、θ=15?時，模型泵水力效率值最高；對于不加導(dǎo)流環(huán)、導(dǎo)葉葉片非對稱布置的導(dǎo)流體模型泵，模型泵的水力效率值隨著γ1的增大呈現(xiàn)先增