核主泵徑向?qū)~和壓水室匹配關(guān)系對(duì)徑向力影響的數(shù)值研究.pdf

1、核主泵是核反應(yīng)堆中最重要的旋轉(zhuǎn)部件，而核主泵必須能長(zhǎng)時(shí)間承受高溫、高壓、強(qiáng)輻射腐蝕等各種環(huán)境。而正是由于這種嚴(yán)格的要求，核主泵的安全穩(wěn)定運(yùn)行將顯得尤為重要。然而，核主泵葉輪所受徑向力常常會(huì)導(dǎo)致泵軸產(chǎn)生疲勞破壞，進(jìn)而影響核主泵工作效率以及壽命。故探究導(dǎo)葉與壓水室匹配位置關(guān)系對(duì)葉輪徑向力的影響有著重要的意義。核主泵主要由葉輪、導(dǎo)葉和壓水室三部分組成。而導(dǎo)葉和葉輪的匹配共同決定了核主泵的性能以及核主泵是否能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行；通過(guò)改變徑向?qū)~的

2、軸向以及周向安放位置，探究核主泵葉輪徑向力的變化規(guī)律。本文以自己設(shè)計(jì)的某型核主泵模型泵為研究對(duì)象，探究核主泵導(dǎo)葉位置變化對(duì)葉輪徑向力的影響，采用數(shù)值模擬的方法對(duì)核主泵內(nèi)部全流場(chǎng)數(shù)值模擬。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用Fluent軟件對(duì)模型核主泵內(nèi)部進(jìn)行了全三維數(shù)值模擬研究，分析了5種不同導(dǎo)葉軸向安放位置對(duì)模型核主泵性能的影響以及葉輪出口壓力脈動(dòng)的影響。結(jié)果表明，在設(shè)計(jì)工況下，隨著導(dǎo)葉軸向位置的變化，揚(yáng)程最大變化率為4.1%，效率

3、最大變化率為4.0%，且在模型核主泵泵殼出口中心線與導(dǎo)葉出口中心線重合時(shí)，模型核主泵揚(yáng)程和效率同時(shí)達(dá)到最大值，這說(shuō)明最佳導(dǎo)葉軸向位置可以使核主泵性能達(dá)到相對(duì)最優(yōu)。從非定常狀態(tài)下分析了導(dǎo)葉軸向安放位置對(duì)核主泵葉輪出口的壓力脈動(dòng)，結(jié)果表明：適當(dāng)減小模型泵泵殼出口中心線與導(dǎo)葉出口中心線軸向距離，可以相應(yīng)減小葉輪出口壓力脈動(dòng)幅值，改善核主泵內(nèi)部流動(dòng)和降低泵內(nèi)的振動(dòng)，有利于核主泵的安全可靠運(yùn)行。⑵分析徑向?qū)~軸向安放位置對(duì)模型核主泵葉輪徑向力的影

4、響。結(jié)果表明，隨著導(dǎo)葉軸向位置的變化，不僅會(huì)影響葉輪徑向力的脈動(dòng)幅值，也會(huì)影響其波形的變化。隨著導(dǎo)葉出口中心線與泵出口管中心線軸向距離增加，葉輪所受徑向力在葉輪旋轉(zhuǎn)一周時(shí)數(shù)值波動(dòng)逐漸增加，徑向力方向逐漸發(fā)散。當(dāng)模型核主泵泵殼出口中心線與導(dǎo)葉出口中心線重合時(shí)，葉輪所受徑向力矢量分布相對(duì)最集中。⑶分析徑向?qū)~周向安放位置對(duì)模型核主泵葉輪徑向力的影響。結(jié)果表明，作用在葉輪上徑向力脈動(dòng)頻率均以葉片通過(guò)頻率為主，且隨時(shí)間呈周期波動(dòng)。其中當(dāng)核主泵導(dǎo)

5、葉處于某一周向位置時(shí)，葉輪所受徑向力矢量分布比較集中，數(shù)值波動(dòng)范圍較小。導(dǎo)葉處于最佳周向位置時(shí)，隨著流量的變化，作用在葉輪上的徑向力平均值先減小后增大，以及在非設(shè)計(jì)工況下，作用在葉輪上的徑向力矢量分布比較離散。故在設(shè)計(jì)工況下可以很好的改善葉輪徑向力的矢量分布，同時(shí)降低泵的振動(dòng)和噪聲。⑷對(duì)比分析了徑向?qū)~與壓水室的匹配對(duì)核主泵內(nèi)部流場(chǎng)的影響。結(jié)果表明，無(wú)論徑向?qū)~如何布置，葉輪徑向力矢量分布與葉輪出口壓力分布有著密切的聯(lián)系。以及從環(huán)形壓水