泵壳对核主泵性能的影响

发布时间：2020-06-14 05:53

【摘要】： 随着能源危机的加剧,环境问题的日益突出,发展核电已成为大势所趋。核主泵是核电站核岛一回路系统的核心,对核反应堆的安全运行起着至关重要的作用。目前我国已经引进AP1000核电机组,相应的技术支持、消化、国产化也一并纳入我国核电中长期发展日程。本文简要介绍了AP1000核主泵的特点；总结了核主泵国内外研究现状以及混流泵的研究进展;探讨了计算流体力学及CFD分析的基本概况以及叶轮机械内部流场的分析方法。本文根据AP1000核主泵的设计参数,利用业已成熟的泵一维设计理论,自主设计一台核主泵,设计了叶轮,导叶及不同型式的泵壳；利用PRO-E进行三维建模及装配；应用FLUENT前处理软件GAMBIT划分网格；通过FLUENT进行数值模拟运算。对具有不同压水室扩散管位置、不同类球形压水室截面形状、不同压水室扩散管形状的核主泵进行了CFD分析；得到了泵内总压、静压、速度矢量分布、流线图；分析了核主泵内流场的特点；分别绘制了叶轮和整机的泵性能曲线。研究结果表明核主泵扩散管在一侧设计优于中间设计；压水室截面形状对核主泵性能影响不大；针对扩散管中心位于轴线上的情况,在相同流量条件下圆台形扩散管比圆柱形扩散管具有更好的流动特性；在主泵其它结构参数不变的条件下,圆台形扩散管锥度范围在0.4～0.65之间时核主泵具有较好的性能参数。 【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH38

【图文】：

三维图,导叶,三维图,压水室

口是倾斜的，其导叶设计与离心泵稍有不同。王春林等140】比较了导叶入口边与叶轮旋转轴平行及与叶轮出口边平行两种不同情况，，模拟结果显示前者总体效果更好。本文也设计了一种入口边与泵转轴平行的扩散型导叶，导叶的叶片数为11，其三维设计如图3.3所示。图3 F19导叶三维图 3Dofthediffijser3.3泵壳设计核主泵与普通水泵相比，最大的差异体现在压水室上。核主泵的压水室(导叶和泵壳)首先要考虑的是耐压和运行安全，其次才是泵效率。因此，核主泵压水室采用类球形形状的等截面环形压水室，而普通水泵多采用螺旋形压水室(蜗壳)。另外压水室的出流方式也与普通水泵有极大的不同。如美国西屋公司设计的 AP1000系列核主泵，其压水室的扩散管中心位于轴线上，而中心位于一侧的情况实际中也有应用。本文一共设计了三组泵壳，分别是不同扩散管位置的球壳，不同截面形状的球壳，及不同扩散管形状的球壳，如图3.4一3.6所示。

泵壳,扩散管,圆台,圆柱

图3.6不同扩散管形状的泵壳(圆柱和圆台)F19.3.6PumPcasewitlldifferentoutflowtubeshaPe(eylindriealandeonical)3.4三维建模步骤及装配过流部件三维造型是在PRO一E中进行的。以叶轮为例说明实体造型过程。(l)首先定义坐标轴，坐标轴的定义根据右手定则。(2)将叶轮压力面和吸力面木模截线(若干个点)在圆柱坐标系下分别导入PRO中。(3)将每条流线上的点连成线，再将三条流线利用边界混合命令混合成面。(4)利用实体化命令将叶片实体化，同时利用旋转命令完成轮毅的建模。(5)以上将叶轮的实体部分绘制完成，由于模拟运算是需要在流道上划分网格，因此需要单独对流道进行建模，这可以通过PRO一E提供的元件操作，也可以通过GAMBIT中提供的布尔运算完成。

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