核反應(yīng)堆冷卻劑泵非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)及多場(chǎng)耦合研究.pdf

1、核反應(yīng)堆冷卻劑泵(以下簡稱核主泵)是核電站一回路反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)(RCP)的重要組成部分,是核反應(yīng)堆一回路壓力邊界的重要組成部分,屬于核安全Ⅰ級(jí)設(shè)備。核反應(yīng)堆冷卻劑泵具有流量大、揚(yáng)程高、汽蝕要求高等特點(diǎn),同時(shí)還要滿足熱沖擊和抗震等安全性要求,技術(shù)難度大。
　　 本文根據(jù)某核電站核主泵的設(shè)計(jì)參數(shù),按照速度系數(shù)法設(shè)計(jì)核主泵水力部件。同時(shí)應(yīng)用三維建模軟件Pro/E進(jìn)行水力部件的三維實(shí)體建模,并應(yīng)用網(wǎng)格劃分工具對(duì)核主泵模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。<

2、br>　　 在核主泵穩(wěn)態(tài)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行內(nèi)部非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)特性分析,得到核主泵葉輪、導(dǎo)葉以及泵殼等水力部件內(nèi)部壓力脈動(dòng)分布規(guī)律及影響因素。核主泵內(nèi)部流場(chǎng)壓力脈動(dòng)周期性明顯,從進(jìn)口到出口壓力脈動(dòng)先增大后減小,在葉輪和導(dǎo)葉動(dòng)靜干涉處脈動(dòng)幅值最大,并且脈動(dòng)峰值均在葉頻的整數(shù)倍處產(chǎn)生。額定流量工況下核主泵內(nèi)產(chǎn)生的壓力脈動(dòng)幅值最小,小流量工況下脈動(dòng)幅值最大,并且偏離額定流量越多,壓力脈動(dòng)越嚴(yán)重,這為進(jìn)行核主泵非穩(wěn)態(tài)等方面分析研究提供依據(jù)。
　

3、　 應(yīng)用流體計(jì)算軟件CFX對(duì)核主泵事故工況下氣液兩相流動(dòng)特性進(jìn)行數(shù)值模擬,揭示了核主泵在事故工況下內(nèi)部氣液兩相流動(dòng)特性,以及進(jìn)口氣體體積分?jǐn)?shù)和冷卻劑溫度等因素對(duì)核主泵性能的影響。氣體主要分布在葉輪輪轂附近區(qū)域,沿葉輪軸向方向氣體濃度逐漸增高,而沿徑向方向氣體濃度值逐漸降低。當(dāng)進(jìn)口氣體體積分?jǐn)?shù)小于15％時(shí),隨著氣體體積分?jǐn)?shù)的增加,核主泵揚(yáng)程和效率都小幅度下降,但仍能正常工作；當(dāng)進(jìn)口氣體體積分?jǐn)?shù)超過15％時(shí),核主泵揚(yáng)程和效率急劇下降,很難

4、維持正常工作。冷卻劑溫度在270℃到350℃范圍內(nèi),隨著冷卻劑溫度上升,效率、揚(yáng)程變化很小,但當(dāng)溫度超過350℃時(shí),即溫度超過冷卻劑飽和溫度,冷卻劑不再是液體而是以蒸汽形式存在,核主泵在氣體環(huán)境下工作,性能急劇下降,致使核主泵無法安全運(yùn)行。
　　 利用先進(jìn)的多場(chǎng)耦合技術(shù),對(duì)核主泵進(jìn)行流固耦合傳熱分析,真實(shí)的反映核主泵內(nèi)部運(yùn)行情況,得到核主泵內(nèi)部流場(chǎng)、溫度場(chǎng)以及應(yīng)力場(chǎng)分布。結(jié)果表明:流場(chǎng)并不是完全對(duì)稱分布,在局部有明顯區(qū)別,在模擬