核主泵屏蔽电机间隙流动规律与水力损耗特性研究

发布时间：2023-04-28 04:56

　　第三代非能动压水堆核电技术采用非能动、简化设计理念,显著降低放射性介质泄漏概率以提升安全性。堆芯泄漏的高安全性,要求用屏屏蔽泵替代传统轴封泵。由于屏蔽泵将冷却剂介质引入电机内部,导致主泵电机的水力功耗显著增加,给电机的设计带来了巨大挑战。本文围绕大功率屏蔽电机转子系统水力损耗预测这一问题,以屏蔽式电机有源多回路复杂间隙流道高湍动流动介质作为对象,研究涡伴生间隙环流边界速度结构特征;探索流固界面对间隙环流分区双模式能量输运机理影响;针对设计期望压力循环冷却流动与非期望粘性剪切流,基于间隙流动能量输运机理建立屏蔽电机转子水力损耗预测模型,实现大功率屏蔽电机水力损耗预测,揭示大功率屏蔽电机转子系统水力损耗组成及其对主泵扩容设计效率的影响规律。本文研究工作主要包括以下三方面内容:一、间隙环流泰勒涡演化规律及其对环流速度结构影响为揭示间隙环流速度沿径向变化规律,以获得屏蔽电机内冷介质粘性剪切阻力矩,采用CFD仿真分析方法,研究了定间隙条件下间隙环流内部泰勒涡随转子转速的变化过程,揭示了泰勒涡对间隙环流速度结构的影响规律;研究了不同间隙比条件下间隙环流内部泰勒涡的演化及畸变规律,结果表明泰勒涡的存...

【文章页数】：153 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
符号说明表
第一章 绪论
    1.1 课题背景与意义
    1.2 课题研究现状综述
        1.2.1 核主泵技术构型与性能研究现状
        1.2.2 间隙环流速度结构特征研究现状
        1.2.3 间隙环流能量输运机理研究现状
    1.3 存在的主要问题
    1.4 研究目标与内容
        1.4.1 研究目标
        1.4.2 研究内容
第二章 涡伴生间隙环流对流动边界速度结构影响
    2.1 引言
    2.2 间隙环流流动速度结构仿真基础
    2.3 定间隙涡伴生间隙环流速度结构
        2.3.1 定间隙涡伴生间隙环流速度结构建模
        2.3.2 定间隙涡伴生间隙环流速度结构仿真
    2.4 变间隙涡伴生间隙环流速度结构
        2.4.1 变间隙涡伴生间隙环流速度结构建模
        2.4.2 变间隙涡伴生间隙环流速度结构仿真
    2.5 涡伴生间隙环流流动特性实验研究
        2.5.1 间隙环流流动特性实验测试系统
        2.5.2 间隙环流流动特性实验测试结果
    2.6 本章小结
第三章 流固界面对间隙环流边界输运特性影响
    3.1 引言
    3.2 间隙环流能量输运机理建模理论基础
    3.3 间隙环流分区双模式能量输运机理建模
        3.3.1 间隙环流分区双模式输运机理建模
        3.3.2 流固界面影响间隙环流输运特性分析
    3.4 流固界面对间隙环流输运机理影响测试系统
        3.4.1 流固界面影响流动边界输运机理测试原理
        3.4.2 流固界面影响流动边界输运机理测试系统
    3.5 流固界面影响间隙环流阻力特性实验测试
        3.5.1 流固界面表面几何结构特性测试与表征
        3.5.2 流固界面影响间隙环流输运特性测试
    3.6 本章小结
第四章 屏蔽电机水力损耗对主泵扩容设计效率影响规律
    4.1 引言
    4.2 屏蔽电机转子系统水力损耗建模
        4.2.1 屏蔽电机内冷回路间隙流动特征分析
        4.2.2 屏蔽电机转子系统水力功率损耗建模
    4.3 缩尺屏蔽电机水力损耗实验验证
        4.3.1 缩尺屏蔽电机水力损耗测试系统
        4.3.2 缩尺屏蔽电机水力损耗预测验证
    4.4 大功率屏蔽电机转子系统水力损耗预测
        4.4.1 AP1000 屏蔽电机转子系统水力损耗预测
        4.4.2 CAP1400 核主泵屏蔽电机水力功率损耗预测
    4.5 屏蔽电机增尺扩容对主泵效率的影响
        4.5.1 大功率屏蔽电机增尺扩容设计尺度预测
        4.5.2 大功率屏蔽泵增尺扩容对主泵效率的影响
    4.6 本章小结
第五章 全文总结与展望
    5.1 研究工作总结
    5.2 论文的主要创新点
    5.3 研究展望
参考文献
攻读博士期间论文投递与专利申请
    1.投递发表论文情况
    2.公开与授权发明专利
    3.相关科研课题参与情况
致谢



本文编号：3803784