核主泵葉輪和導(dǎo)葉參數(shù)優(yōu)化的研究.pdf

1、隨著核能的開發(fā)，核電站工作系統(tǒng)中的零部件開始迅速發(fā)展，其中反應(yīng)堆冷卻劑泵(簡(jiǎn)稱核主泵)是核反應(yīng)堆中重要的旋轉(zhuǎn)部件之一，被稱為核反應(yīng)堆的“心臟”，其安全級(jí)別也是最高的核安全一級(jí)。在核主泵安全平穩(wěn)運(yùn)行的前提下，為了提高核主泵的性能，本文以AP1000核主泵縮比系數(shù)為0.5的模型泵為研究對(duì)象，對(duì)葉輪和導(dǎo)葉的參數(shù)匹配進(jìn)行了優(yōu)化：
　　首先，本文對(duì)核主泵內(nèi)葉輪與導(dǎo)葉葉片數(shù)的匹配進(jìn)行研究。在保持泵其余幾何參數(shù)不變的情況下，基于經(jīng)驗(yàn)和原始模型泵

2、的幾何參數(shù)建立不同葉片數(shù)組合規(guī)律下的模型泵，然后通過數(shù)值模擬預(yù)測(cè)核主泵設(shè)計(jì)工況下的性能。在研究范圍內(nèi)通過分析發(fā)現(xiàn)：當(dāng)只改變導(dǎo)葉葉片數(shù)時(shí)，導(dǎo)葉葉片數(shù)的改變使得核主泵效率的最大變化量為8.48％；其次，環(huán)形壓水室內(nèi)的水力損失在總損失中所占比重最小為36%，是核主泵內(nèi)水力損失最大的過流部件；此外，葉輪與導(dǎo)葉最佳的葉片數(shù)匹配為(Z1=3個(gè)，Z2=7個(gè))、(Z1=4個(gè)，Z2=9個(gè))、(Z1=5個(gè)，Z2=12個(gè))和(Z1=6個(gè)，Z2=11個(gè))，即最

3、佳的導(dǎo)葉葉片數(shù)為葉輪葉片數(shù)的2倍附近且兩者互質(zhì)。
　　其次，本文對(duì)導(dǎo)葉的幾何參數(shù)匹配進(jìn)行了研究，研究參數(shù)為導(dǎo)葉片進(jìn)口沖角、包角和出口安放角。為方便探討參數(shù)間的相互作用，結(jié)合正交表 L8(27)與數(shù)值模擬來進(jìn)行分析并對(duì)參數(shù)匹配進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：研究的導(dǎo)葉參數(shù)對(duì)核主泵性能影響顯著的程度由主到次依次為：葉片包角、葉片出口角。此外，導(dǎo)葉片沖角、包角和出口角三者間的相互作用以及導(dǎo)葉片進(jìn)口沖角對(duì)核主泵性能的影響相對(duì)較弱，基本可以忽略。通過上

4、述分析，對(duì)導(dǎo)葉幾何參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化后，使得原模型泵在設(shè)計(jì)工況下的效率提高了0.66%，揚(yáng)程增加了0.55m。
　　最后，本文對(duì)葉輪出口面與導(dǎo)葉進(jìn)口面間過渡段的參數(shù)匹配進(jìn)行了研究，研究參數(shù)為代表葉輪與導(dǎo)葉間間隙b的比值 b/D2、葉輪出口邊與導(dǎo)葉進(jìn)口邊的夾角β和導(dǎo)葉片進(jìn)口沖角α。通過正交表L9(37)和數(shù)值模擬來探討各參數(shù)對(duì)核主泵性能的影響并進(jìn)行參數(shù)匹配的優(yōu)化。在研究范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)葉輪出口到導(dǎo)葉進(jìn)口間過渡段幾何參數(shù)改變時(shí)，相對(duì)于核主泵內(nèi)