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

1、核主泵是核反應堆中最重要的旋轉(zhuǎn)部件，而核主泵必須能長時間承受高溫、高壓、強輻射腐蝕等各種環(huán)境。而正是由于這種嚴格的要求，核主泵的安全穩(wěn)定運行將顯得尤為重要。然而，核主泵葉輪所受徑向力常常會導致泵軸產(chǎn)生疲勞破壞，進而影響核主泵工作效率以及壽命。故探究導葉與壓水室匹配位置關(guān)系對葉輪徑向力的影響有著重要的意義。核主泵主要由葉輪、導葉和壓水室三部分組成。而導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)定的運行；通過改變徑向?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。本文以自己設計的某型核主泵模型泵為研究對象，探究核主泵導葉位置變化對葉輪徑向力的影響，采用數(shù)值模擬的方法對核主泵內(nèi)部全流場數(shù)值模擬。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用Fluent軟件對模型核主泵內(nèi)部進行了全三維數(shù)值模擬研究，分析了5種不同導葉軸向安放位置對模型核主泵性能的影響以及葉輪出口壓力脈動的影響。結(jié)果表明，在設計工況下，隨著導葉軸向位置的變化，揚程最大變化率為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葉出口中心線重合時，模型核主泵揚程和效率同時達到最大值，這說明最佳導葉軸向位置可以使核主泵性能達到相對最優(yōu)。從非定常狀態(tài)下分析了導葉軸向安放位置對核主泵葉輪出口的壓力脈動，結(jié)果表明：適當減小模型泵泵殼出口中心線與導葉出口中心線軸向距離，可以相應減小葉輪出口壓力脈動幅值，改善核主泵內(nèi)部流動和降低泵內(nèi)的振動，有利于核主泵的安全可靠運行。⑵分析徑向?qū)~軸向安放位置對模型核主泵葉輪徑向力的影

4、響。結(jié)果表明，隨著導葉軸向位置的變化，不僅會影響葉輪徑向力的脈動幅值，也會影響其波形的變化。隨著導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)一周時數(shù)值波動逐漸增加，徑向力方向逐漸發(fā)散。當模型核主泵泵殼出口中心線與導葉出口中心線重合時，葉輪所受徑向力矢量分布相對最集中。⑶分析徑向?qū)~周向安放位置對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頻率均以葉片通過頻率為主，且隨時間呈周期波動。其中當核主泵導

5、葉處于某一周向位置時，葉輪所受徑向力矢量分布比較集中，數(shù)值波動范圍較小。導葉處于最佳周向位置時，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，以及在非設計工況下，作用在葉輪上的徑向力矢量分布比較離散。故在設計工況下可以很好的改善葉輪徑向力的矢量分布，同時降低泵的振動和噪聲。⑷對比分析了徑向?qū)~與壓水室的匹配對核主泵內(nèi)部流場的影響。結(jié)果表明，無論徑向?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