快堆二回路钠泵空化性能的探究与提升

发布时间：2021-10-12 04:28

　　快堆二回路钠泵是目前世界上最先进的第四代核电站的核心装备,与之前的核电站冷却剂系统泵不同的是,快堆二回路钠泵的吸入液面与大气相通,这为快堆二回路钠泵发生空化提供了条件。空化破坏泵运行的安全性和稳定性。快堆二回路钠泵不同工况下空化性能的准确预测结果为钠泵甚至四代核电系统的安全稳定运行提供重要参考。快堆二回路钠泵不同工况下尽可能准确的空化内流场的分析结果,为其空化性能的提升提供依据。论文从以下5个方面进行研究:1.确定不同工况下对钠泵空化性能预测更准确的空化模型基于目前对离心泵的空化性能预测较准确的Zwart-Gerber-Belamri和Schnerr&Sauer空化模型,不同工况下,对快堆二回路钠泵进行全三维非定常数值计算。计算结果表明:扬程突降前,设计工况和大流量工况下,扬程的计算值大于试验值;小流量工况下与之相反;设计工况就计算误差最小。随着流量增大,钠泵的临界空化余量先减小后增大。扬程与临界空化余量的预测值:设计工况附近,Schnerr&Sauer空化模型更接近试验值,远离设计工况时,Zwart-Gerber-Belamri空化模型更接近试验值。空化域越靠近叶轮出... 

【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 研究意义和背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 空化计算模型及离心泵空化数值模拟的研究现状
        1.2.2 离心泵空化性能提升方法研究现状
    1.3 论文研究内容和方法
    1.4 论文创新点
第2章 模型的建立及数值计算方法
    2.1 模型的建立
        2.1.1 几何模型
        2.1.2 网格划分
    2.2 数值计算方法
        2.2.1 流动控制方程
        2.2.2 湍流模型
    2.3 多相流模型
    2.4 空化模型
    2.5 边界条件及求解控制
    2.6 网格无关性验证
    2.7 试验验证
第3章 快堆二回路钠泵空化性能预测与分析
    3.1 小流量工况下钠泵空化性能的预测
    3.2 设计工况下钠泵空化性能的预测
    3.3 大流量工况下钠泵空化性能的预测
    3.4 空化特性验证
    3.5 快堆二回路钠泵空化内流场分析
        3.5.1 0.3 Q_d工况下叶轮空化内流场的探究
        3.5.2 0.5 Q_d工况下叶轮空化内流场的探究
        3.5.3 1.0 Q_d工况下叶轮空化内流场的探究
        3.5.4 1.1 Q_d工况下叶轮空化内流场的探究
        3.5.5 1.2 Q_d工况下叶轮空化内流场的探究
    3.6 本章小结
第4章 叶片进口边位置对钠泵空化性能的影响
    4.1 研究方案的确定
    4.2 叶片进口边位置对钠泵外特性的影响
    4.3 叶片进口边位置对钠泵设计工况下空化性能及空化内流场的影响
    4.4 叶片进口边位置对钠泵非设计工况下空化性能及空化内流场的影响
        4.4.1 0.6 Q_d工况下各模型泵与原型样机空化性能的对比
        4.4.2 0.8 Q_d工况下各模型泵与原型样机空化性能的对比
        4.4.3 1.2 Q_d工况下各模型泵与原型样机空化性能的对比
    4.5 各模型泵空化特性验证
    4.6 本章小结
第5章 叶片进口角对钠泵空化性能的影响
    5.1 研究方案的确定
    5.2 叶片进口角对钠泵外特性的影响
    5.3 叶片进口角对钠泵设计工况下空化性能及内流场的影响
    5.4 叶片进口角对钠泵非设计工况下的空化性能及空化内流场的影响
        5.4.1 0.6 Q_d工况下各模型泵与原型样机空化性能的对比
        5.4.2 0.8 Q_d工况下各模型泵与原型样机空化性能的对比
        5.4.3 1.2 Q_d工况下各模型泵与原型样机空化性能的对比
    5.5 叶片进口角不同程度增大的模型泵空化特性验证
    5.6 本章小结
第6章 叶轮前盖板进口部分曲率半径对钠泵空化性能的影响
    6.1 研究方案的确定
    6.2 叶轮前盖板进口曲率半径对钠泵外特性的影响
    6.3 叶轮前盖板进口曲率半径对设计工况下钠泵空化性能及内流场的影响
    6.4 叶轮前盖板进口曲率半径对非设计工况下钠泵的空化性能及内流场的影响
        6.4.1 0.6 Q_d工况下各模型泵与原型样机空化性能的对比
        6.4.2 0.8 Q_d工况下各模型泵与原型样机空化性能的对比
        6.4.3 1.2 Q_d工况下各模型泵与原型样机空化性能的对比
    6.5 叶轮前盖板进口部分曲率半径增大的模型泵空化特性验证
    6.6 本章小结
结论与展望
    1 结论
    2 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]空化流动隐式求解方法研究[J]. 牟斌,江雄,王建涛.  空气动力学学报. 2017(01)
[2]三种空化模型在氧泵诱导轮中的计算分析[J]. 姜映福,刘中祥,褚宝鑫.  火箭推进. 2016(05)
[3]水轮机汽蚀及其处理措施探讨[J]. 黄舒琴.  科学家. 2016(12)
[4]不同叶轮形式离心泵压力脉动和空化特性试验研究[J]. 姚志峰,陆力,高忠信,邓杰,王福军.  水利学报. 2015(12)
[5]绕水翼加速流空化特性数值模拟[J]. 施卫东,张俊杰,张德胜,赵睿杰,张琳.  农业机械学报. 2016(04)
[6]空泡半径非线性变化的空化模型及应用[J]. 洪锋,袁建平,周帮伦.  华中科技大学学报(自然科学版). 2015(10)
[7]VOF模型界面传质与体积传质的转换方法[J]. 谭思超,赵富龙,李少丹,高璞珍.  哈尔滨工程大学学报. 2015(03)
[8]离心泵口环间隙附近的空化特性研究[J]. 黄先北,刘竹青,杨魏.  农业机械学报. 2015(02)
[9]叶片数对离心泵小流量工况空化特性的影响[J]. 付燕霞,袁寿其,袁建平,周帮伦,王鹏.  农业机械学报. 2015(04)
[10]关于离心泵汽蚀的防止措施讨论[J]. 刘霖.  科技资讯. 2014(22)

硕士论文
[1]雷诺时均模拟的两种转捩模型流动预测[D]. 杨金龙.华东理工大学 2014
[2]多级离心泵的优化设计及汽蚀性能研究[D]. 张凯.华中科技大学 2014
[3]多级离心式森林消防泵的抗汽蚀性能研究[D]. 宋杨.北京林业大学 2012
[4]基于叶轮设计的IS65型离心泵空化性能改进的研究[D]. 李辉.江西理工大学 2011
[5]基于两相流的多级离心泵汽蚀性能分析[D]. 管俊.华南理工大学 2011
[6]离心泵全流道内空化流场的数值模拟及预测[D]. 张文军.兰州理工大学 2008



本文编号：3431888