核主泵导叶轴向安放位置与性能的相关性研究

发布时间：2017-12-17 21:36

  本文关键词：核主泵导叶轴向安放位置与性能的相关性研究

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【摘要】：核主泵属核一级泵,被喻为核电站的心脏,是一回路中唯一高速旋转的设备。作为控制核电站冷却剂循环系统的关键,核主泵必须保证在高温、高压、强辐射腐蚀的环境中长期安全可靠运行。虽然目前我国引进了美国西屋公司的AP1000技术,但由于核主泵基础理论方面的研究还不够成熟,在核主泵的自主设计及过流部件的结构优化方面还存在许多技术难点。本研究以自主设计的AP1000核主泵模型泵为研究对象,采用数值模拟方法分析了核主泵内部三维流动特性,研究了核主泵导叶轴向安放位置对性能和压力脉动的影响,以及导叶轴向安放位置与环形压水室类似隔舌倒圆半径的匹配特性对性能和内部流场的影响规律,主要研究内容和所得成果如下:1、核主泵内部流动特性分析。对AP1000核主泵模型泵进行了三维湍流数值计算,得出了不同工况下的扬程和效率,与试验结果进行对比分析,验证了所采用的数值计算方法的可靠性,并由核主泵内部流动特性分析可知模型泵的水力性能良好。在此基础上,对叶轮、导叶和压水室内设置监测点,通过非定常数值模拟分析了设计工况时非定常状态下的压力脉动特性。2、导叶轴向安放位置对核主泵性能的影响。从定常状态研究了导叶轴向安放位置对核主泵外特性,以及其对叶轮、导叶和压水室内的能量转换特性及内部流场的影响规律,结果表明,当导叶与压水室轴向距离为89mm时,设计工况下模型泵水力性能最好,且拥有更短的悬臂轴长度。减小导叶与压水室轴向相对距离,小流量工况下,泵的效率增加,其中叶轮效率增加,压水室损失减小,但同时导叶损失也有所增加;大流量工况下,泵的效率减小,其中叶轮效率有所降低,同时导叶和压水室损失也相应增加。从非定常状态主要研究了导叶轴向安放位置对环形压水室内压力脉动特性的影响规律,结果表明导叶轴向安放位置的改变主要影响压力脉动幅值大小,当导叶出口中心平面与压水室出口轴线重合时,能有效降低压水室隔舌及出口处的压力脉动幅值。3、导叶轴向安放位置与环形压水室类似隔舌倒圆半径匹配对核主泵性能的影响。从定常状态研究了0.8Qd、1.0Qd和1.2Qd三种不同工况下导叶轴向安放位置与类似隔舌倒圆半径匹配对核主泵性能以及各过流部件性能和内部流场的影响规律。在小流量工况下,不同匹配组合模型泵扬程和效率变化较为复杂,随着流量的增加,在三种导叶轴向安放位置下模型泵扬程和效率随隔舌倒圆半径呈现相同的变化规律,且导叶轴向安放位置对模型泵效率的影响程度较大。每个导叶轴向安放位置都存在最优的隔舌半径匹配,其合理匹配可以有效提高模型泵的性能。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM623;TH38

【参考文献】

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本文编号：1301670