混流式核主泵模型水力性能優(yōu)化及內(nèi)部流動(dòng)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(shí)型核主泵的效率有很大的節(jié)能意義。我國(guó)目前對(duì)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(guò)流部件幾何參數(shù)、結(jié)構(gòu)型式等因素對(duì)其水力性能的影響，設(shè)計(jì)出高效的混流式核主泵水力模型將極大地推動(dòng)核主泵國(guó)產(chǎn)化進(jìn)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(duì)泵的性能和內(nèi)部流動(dòng)都有著非常重要的影響。本文以一臺(tái)自行設(shè)計(jì)的核主泵模型泵為研究對(duì)象，通過(guò)CFD數(shù)值計(jì)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(duì)模型泵水力性能的影響，以獲得較好能量性能的模型泵。開(kāi)展的主要工作和獲得成果如下：
　　1.基于混流泵葉輪設(shè)計(jì)原理，結(jié)合速度系數(shù)法運(yùn)用CFturbo軟件設(shè)計(jì)了核主泵葉輪，并對(duì)模型葉輪進(jìn)行三維造型、網(wǎng)格劃分和數(shù)值模擬

3、計(jì)算。
　　2.為提高模型葉輪的水力效率，設(shè)計(jì)了不同葉片出口段形狀的葉輪，并分析了葉輪出口相對(duì)速度分布和葉片壓力載荷分布情況，結(jié)果表明：當(dāng)僅對(duì)葉片工作面進(jìn)行修圓時(shí)，葉輪具有較好的水力性能。
　　3.為探討徑向?qū)~對(duì)模型泵水力性能的影響，設(shè)計(jì)了不同葉片出口段形狀、不同葉片厚度的導(dǎo)葉方案。通過(guò)CFD數(shù)值計(jì)算研究了主泵內(nèi)部流動(dòng)情況，結(jié)果表明：對(duì)導(dǎo)葉葉片出口段進(jìn)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(duì)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(duì)模型泵水力性能的影響，設(shè)計(jì)了不同直徑、不同擴(kuò)散角的導(dǎo)流環(huán)和不同葉片分布方式的導(dǎo)葉，通過(guò)CFD數(shù)值計(jì)算研究了主泵內(nèi)部流動(dòng)情況。結(jié)果表明：對(duì)于只加導(dǎo)流環(huán)、導(dǎo)葉葉片對(duì)稱布置的導(dǎo)流體模型泵，當(dāng)導(dǎo)流環(huán)方案為L(zhǎng)=15mm、θ=15?時(shí)，模型泵水力效率值最高；對(duì)于不加導(dǎo)流環(huán)、導(dǎo)葉葉片非對(duì)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