变转速工况下核主泵四象限外特性预测

发布时间：2021-02-03 19:05

　　核能不光用于发电,在军事上也是至关重要的动力来源。由于压水堆结构简单、紧凑,体积小、操作灵活,所以更适合舰船动力的要求。本文以某三代核主泵的缩比模型（缩比系数?=0.5）为研究对象,对核主泵在变转速工况下的全特性进行研究,主要结论如下:（1）正转速工况下,分别计算额定转速（n=1750 r/min）、半转速（n=875 r/min）、四分之一转速（n=438 r/min）、最小限制转速（n=100 r/min）四个转速工况下的性能变化。正转工况的扬程曲线随着流量的增大呈现逐步下降的趋势,小流量范围内存在“驼峰”现象。扭矩曲线在负流量范围内逐步下降,在正流量范围内先缓慢上升,在设计点达到峰值,然后逐步减小。叶轮扬程曲线在小流量范围内呈现反“N”型变化趋势。正转正流工况,设计点及其对应的相似工况损失最小,偏离设计工况后蜗壳和导叶内的损失逐渐增大。转速大于n/2时,大流量范围内蜗壳内的损失高于导叶内的损失;但是转速小于n/2后,导叶内的损失高于蜗壳内的损失。正转逆流工况,计算域内的损失主要来自于叶轮、吸入段、导叶,其中叶轮的损失占比最大。正转工况的径向力最小值位于设计工况及对应转速的相似工况... 

【文章来源】：兰州理工大学甘肃省

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
        1.1.1 舰船核动力运行
        1.1.2 核电站的安全性考虑
        1.1.3 小结
    1.2 国内外泵四象限研究现状
        1.2.1 试验方法
        1.2.2 数值模拟方法
        1.2.3 小结
    1.3 主要研究内容
    1.4 课题的创新性
第2章 计算模型和数值计算方法
    2.1 计算模型建立
    2.2 流动控制方程
    2.3 湍流模型
    2.4 边界条件及求解控制
    2.5 收敛判定
    2.6 网格划分及无关性验证
    2.7 试验验证
第3章 正转工况
    3.1 研究方案
    3.2 额定转速全特性分析
        3.2.1 额定转速流量-扬程、流量-扭矩曲线
        3.2.2 各过流部件的能头变化
        3.2.3 叶轮扬程曲线的反“N”型变化
        3.2.4 轴向力
        3.2.5 径向力
    3.3 变转速工况全特性对比分析
        3.3.1 不同转速工况流量-扬程、流量-扭矩曲线
        3.3.2 不同转速工况过流部件能头变化
        3.3.3 不同转速工况轴向力
        3.3.4 变转速工况径向力
    3.4 本章小结
第4章 反转工况
    4.1 研究方案
    4.2 反转达到额定转速全特性分析
        4.2.1 反转额定转速工况流量-扬程、流量-扭矩曲线
        4.2.2 反转额定转速工况各过流部件能头变化
        4.2.3 叶轮扬程曲线“V”型变化
        4.2.4 反转额定转速工况轴向力
        4.2.5 反转额定转速工况径向力
    4.3 反转转速小于额定转速工况全特性对比分析
        4.3.1 不同转速工况流量-扬程、流量-扭矩曲线
        4.3.2 不同转速工况过流部件能头变化
        4.3.3 不同转速工况轴向力
        4.3.4 不同转速工况径向力
    4.4 本章小结
第5章 零转速工况
    5.1 零转速工况全特性分析
        5.1.1 流量-扬程、流量-扭矩曲线
        5.1.2 零转速工况各过流部件能头变化
        5.1.3 零转速工况轴向力
        5.1.4 零转速工况径向力
    5.2 本章小结
第6章 无量纲化四象限特性综合分析
    6.1 无量纲流量-扬程四象限曲线
    6.2 无量纲流量-扭矩四象限曲线
    6.3 各区域说明
    6.4 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录


【参考文献】：
期刊论文
[1]主泵倒转事件运行工况分析[J]. 侯阅兵.  电工技术. 2017(09)
[2]基于网格无关性与时间独立性的数值模拟可靠性的验证方法[J]. 冯静安,唐小琦,王卫兵,应锐,张亭.  石河子大学学报(自然科学版). 2017(01)
[3]无轴封主泵转动部件运行工况分析[J]. 夏迪,钟云,刘毅,周文霞.  水泵技术. 2016(04)
[4]三维圆柱绕流数值模拟湍流方法的选择[J]. 乔永亮,桂洪斌,刘祥鑫.  水利水运工程学报. 2016(03)
[5]AP 1400核主泵的四象限特性试验研究[J]. 钱卫东.  水泵技术. 2015(05)
[6]水泵水轮机四象限工作区流动特性数值分析[J]. 夏林生,程永光,蔡芳,张晓曦.  水利学报. 2015(07)
[7]核主泵叶轮与导叶叶片数匹配规律的数值优化[J]. 杨从新,齐亚楠,黎义斌,王秀勇,程效锐.  机械工程学报. 2015(15)
[8]AP1000屏蔽式主泵倒转运行分析[J]. 赵孟杰.  中国高新技术企业. 2015(18)
[9]大流量工况下核主泵内部不稳定特性分析[J]. 王鹏,袁寿其,王秀礼,周帮伦,李贵东.  振动与冲击. 2015(09)
[10]世界核电延寿及退役市场初步研究[J]. 王欣,王苏礼.  南华大学学报(社会科学版). 2015(02)

硕士论文
[1]导叶变化对核主泵性能的影响[D]. 王玲.兰州理工大学 2017
[2]断电事故下核主泵内流场数值模拟[D]. 徐一鸣.大连理工大学 2011
[3]基于CFD的1000MW级核主泵水力模型模化计算方法研究[D]. 单玉姣.大连理工大学 2010
[4]核主泵过流部件水力设计与内部流场数值模拟[D]. 秦杰.大连理工大学 2010
[5]断电事故下核主泵流动及振动特性研究[D]. 刘夏杰.上海交通大学 2008
[6]湍流模型的比较、改进和应用[D]. 朱旭东.南京航空航天大学 2005



本文编号：3017010