导叶扩散段参数对核主泵水力性能的影响

发布时间：2021-02-19 13:28

　　核电在能源结构中占有日益重要的地位,深入开展核主泵内部流动机理和性能优化研究,对实现我国能源装备国产化具有重要意义。本文以核主泵原型样机为研究对象,采用数值模拟和试验相结合的方法,从数值算法、内部流场和径向导叶三个方面对核主泵展开研究。通过改变近壁面网格尺度、选取不同的湍流模型以及考虑流动状态是否定常,对影响核主泵性能计算精度的三种因素进行了综合性探讨。对于RNG k-ε湍流模型和标准壁面函数法,当近壁面网格尺度y⁺值在50左右时能够获得最高的计算精度。对于RNG k-ε增强壁面函数法、低雷诺数k-ε（AKN）和SST k-ω三种能够直接求解边界层流动的湍流模型,增强壁面函数法计算精度较高,而低雷诺数k-ε湍流模型计算精度较低。y⁺=50左右时的标准壁面函数法比y⁺<10时的增强壁面函数法具有更高的计算精度,因而RNG k-ε湍流模型和标准壁面函数法更适合于核主泵性能预测。定常计算在偏工况存在较大的计算误差,非定常计算能够反映出性能曲线的主要特征,非定常计算更适合于对核主泵进行性能预测。以RNG k-ε湍流模型和近... 

【文章来源】：兰州理工大学甘肃省

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 带导叶泵运行工况
        1.2.2 径向导叶叶片数目
        1.2.3 径向导叶安放位置
        1.2.4 径向导叶叶片形状
        1.2.5 动静叶栅匹配特性
    1.3 课题研究目标
    1.4 主要研究内容
    1.5 本章小结
第2章 湍流数值模拟的基本理论
    2.1 湍流数值模拟方法
        2.1.1 直接数值模拟
        2.1.2 雷诺时均模拟
        2.1.3 大涡模拟
        2.1.4 RANS/LES混合方法
    2.2 控制方程及其离散
        2.2.1 流动控制方程
        2.2.2 控制方程的离散
    2.3 湍流模型与近壁面处理
        2.3.1 RNGk-ε湍流模型与壁面函数法
        2.3.2 低雷诺数湍流模型
    2.4 边界条件
    2.5 本章小结
第3章 核主泵性能预测精度影响因素的评价
    3.1 核主泵模型及网格划分
        3.1.1 计算模型
        3.1.2 网格划分
    3.2 性能预测的数值计算方法
    3.3 不同因素对核主泵性能预测结果的影响
        3.3.1 近壁面网格尺度对性能预测的影响
        3.3.2 湍流模型对性能预测的影响
        3.3.3 流动状态对性能预测的影响
    3.4 本章小结
第4章 核主泵内部流场结构的数值分析
    4.1 叶轮和导叶内部流场耦合分析
    4.2 前后腔和口环间隙流场分析
    4.3 压水室内部流场分析
    4.4 核主泵内的能量转换特性
    4.5 本章小结
第5章 导叶扩散段参数对核主泵水力性能的影响
    5.1 导叶扩散度的定义及其控制参数
    5.2 扩散段进口面积对核主泵水力性能的影响
        5.2.1 扩散段进口面积的变化方案
        5.2.2 扩散段进口面积对核主泵外特性的影响
        5.2.3 扩散段进口面积对叶轮水力性能的影响
        5.2.4 扩散段进口面积对导叶水力性能的影响
        5.2.5 扩散段进口面积对压水室水力性能的影响
    5.3 扩散段出口面积对核主泵水力性能的影响
        5.3.1 扩散段出口面积的变化方案
        5.3.2 扩散段出口面积对核主泵外特性的影响
        5.3.3 扩散段出口面积对叶轮水力性能的影响
        5.3.4 扩散段出口面积对导叶水力性能的影响
        5.3.5 扩散段出口面积对压水室水力性能的影响
    5.4 扩散段长度对核主泵水力性能的影响
        5.4.1 扩散段长度的变化方案
        5.4.2 扩散段长度对核主泵外特性的影响
        5.4.3 扩散段长度对叶轮水力性能的影响
        5.4.4 扩散段长度对导叶水力性能的影响
        5.4.5 扩散段长度对压水室水力性能的影响
    5.5 导叶扩散度对核主泵水力性能的影响
    5.6 本章小结
结论
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]基于比面积调控的核主泵动静叶栅数值优化研究[J]. 黎义斌,祁炳,杨由超,李正贵.  哈尔滨工程大学学报. 2018(01)
[2]6种低雷诺数k-ε模型在三维附壁剪切流中的数值模拟与对比分析[J]. 聂欣,张玉洲,张童伟,李雷,徐江荣.  中国电机工程学报. 2017(24)
[3]导叶扩散度对核主泵水力性能影响的数值分析[J]. 王秀勇,黎义斌,朱月龙,刘万钧,李正贵.  原子能科学技术. 2017(08)
[4]导叶式离心泵内部流场数值模拟与试验[J]. 江伟,李挺,王玉川,陈帝伊,李国君.  农业机械学报. 2017(09)
[5]核主泵启动过程压力脉动和径向力研究[J]. 苏宋洲,王鹏飞,许忠斌,阮晓东,孔伟杰.  核动力工程. 2017(03)
[6]错列导叶对反应堆冷却剂泵水力性能的影响[J]. 周方明,王晓放,徐胜利,谢蓉,于洪昌,雍兴平,仲作文.  风机技术. 2017(01)
[7]网格对CFD模拟结果的影响分析[J]. 刘明亮,张思青,李胜男.  水电与抽水蓄能. 2016(04)
[8]基于运行稳定性的离心泵导叶安装位置优化试验与分析[J]. 刘厚林,明加意,肖佳伟,董亮,白羽.  农业工程学报. 2016(07)
[9]CAP1400核主泵导叶和叶轮匹配数研究[J]. 付强,曹梁,朱荣生,习毅,王秀礼.  原子能科学技术. 2016(01)
[10]基于正交试验的核主泵导叶水力性能数值优化[J]. 王秀勇,黎义斌,齐亚楠,杨从新.  原子能科学技术. 2015(12)

硕士论文
[1]多级离心泵导叶流动性能及优化设计的研究[D]. 宋志光.华南理工大学 2014



本文编号：3041184