混流式核主泵水力模型内部流动研究及性能优化

发布时间：2017-04-16 12:13

  本文关键词：混流式核主泵水力模型内部流动研究及性能优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：混流式核主泵叶轮匹配导叶和球型(或准球型)压水室的水力结构,主要是为保证核主泵运行时的安全性,不同于常规蜗壳和空间导叶的压水室结构形式,使得混流式核主泵内部流场结构十分复杂,水力损失远大于常规混流泵。因此,掌握匹配球型压水室的混流式核主泵内部流场特征,了解不同部件之间的水力匹配特性,是实现混流式核主泵内部流动主动控制的关键。本文针对由本课题组研发的某混流式核主泵水力模型,分析球型压水室与径向导叶之间不同匹配水力特性,以及泵内特征断面上的流场分布情况,提出部分水力部件的性能优化方案,开展的主要工作及获得的结果如下:1.通过相似换算得到设计参数下的混流式叶轮和径向导叶结构尺寸,并设计与之匹配的球型压水室,得到满足设计要求的混流式核主泵水力模型。2.比较径向导叶与球型压水室在不同轴向和周向位置时的匹配水力特性,分析不同位置下水力部件内的流动损失,得到具有良好水力性能的匹配位置,结论是:当球型压水室出液管中心线与径向导叶出口中心线之间相距1/4导叶出口宽度时(靠近导叶前盖板),球型压水室与径向导叶内的扬程损失系数最小;导叶叶片出口边位于球型压水室对称轴面附近时,靠近出液管流动情况最优,整个定子部分(径向导叶和球型压水室)流动损失最小。3.混流式核主泵内部流动的复杂结构主要集中在球型压水室出液管附近和径向导叶出口处,通过分析不同特征断面上流场分布情况,能够简化描述泵内部三维流场结构。4.通过数值分析以及数学统计的方法得到叶轮扫过不同角度位置时,径向导叶内的流量、出口速度分布情况,得到结论:球型压水室结构主要影响靠近其出液管附近的流动区域,并使得对称导叶内各流道流场出现非对称。5.在非定常数值计算基础上,采用能量分析和数学统计方法比较不同水力部件和水力部件间不同匹配位置对混流式核主泵水力性能及内部流场结构的影响,与常规混流泵流动损失相比,得到结论是:只增减导叶叶片数对靠近球型压水室出液管附近流场结构的改善效果并不明显,而采用球型压水室与泵轴偏心布置的方式能够改善该流动域的流场结构。
【关键词】：核主泵 内部流动 水力性能 球型压水室 数值计算
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM623;TH313
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 研究背景、目的及意义10-12
• 1.2 核主泵水力部件研究进展12-14
• 1.3 混流式核主泵内部流动的研究进展14-15
• 1.3.1 国外研究现状14
• 1.3.2 国内研究现状14-15
• 1.4 论文的主要研究内容15-17
• 第二章 CFD数值模拟和内流分析基本理论17-23
• 2.1 CFD技术的应用17
• 2.2 湍流数值计算方法17-19
• 2.2.1 控制方程17-18
• 2.2.2 常用离散方法18-19
• 2.3 三维湍流模型19-20
• 2.4 边界条件20-21
• 2.5 网格划分21-23
• 第三章 混流式核主泵水力模型设计及性能分析23-40
• 3.1 水力部件模型23-26
• 3.1.1 叶轮与导叶设计23-25
• 3.1.2 球型压水室水力设计25-26
• 3.2 湍流模型与计算方法26-27
• 3.2.1 湍流模型26-27
• 3.2.2 边界条件27
• 3.3 计算模型与网格划分27-28
• 3.4 水力性能分析28-30
• 3.4.1 水力损失评价方法28-29
• 3.4.3 外特性及计算结果29-30
• 3.5 径向导叶与球型压水室水力匹配特性30-39
• 3.5.1 导叶-球型压水室匹配位置30-31
• 3.5.2 计算结果与分析31-39
• 3.6 本章小结39-40
• 第四章 混流式核主泵内部特征断面时均流场分析40-52
• 4.1 计算方法40-41
• 4.1.1 结构网格划分40-41
• 4.1.2 湍流模型与边界条件41
• 4.2 确定流动特征断面41-43
• 4.3 泵内部流场结构分析43-50
• 4.4 本章小结50-52
• 第五章 混流式核主泵内部流动控制52-65
• 5.1 导叶周向匹配位置对内部流量分布的影响53-57
• 5.2 导叶数对内部流量分布的影响57-60
• 5.3 球型压水室偏心布置对内部流动的影响60-63
• 5.3.1 球型压水室偏心布置60-61
• 5.3.2 水力性能及内部流动分析61-63
• 5.4 本章小结63-65
• 第六章 总结与展望65-68
• 6.1 研究工作总结65-67
• 6.2 研究工作展望67-68
• 参考文献68-71
• 攻读硕士学位期间取得的相关研究成果71-72
• 学术论文71
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目及专利71-72
• 致谢72

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