核主泵过流部件设计及内部流场数值仿真

为研究混流式核主泵内部流动情况,提高核主泵的水力效率,对不同结构导流体的混流式核主泵水力模型的三维湍流流场进行了数值模拟,研究导流体结构对混流式核主泵模型水力性能的影响。结果表明：对于只加导流环、导叶叶片对称布置的导流体模型泵,当导流环方案为l=15mm、θ=15°时,模型泵水力效率值最高;对于不加导流环、导叶叶片非对称布置的导流体模型泵,当γ1取24°时,模型泵水力效率值最高;对于加导流环、导叶叶片非对称布置的导流体模型泵,当导流环方案：l=15mm、θ=15°、导叶叶片布置方案γ1=24°时,模型泵水力效率值最高。研究结果揭示了不同结构导流体对核主泵模型泵内部流场的影响规律,为高效水力模型优化设计提供参考。

基于n-s方程和标准κ-ε模型对出口等速度环量的轴流式模型泵在不同工况下进行了全流道数值模拟,给出了叶片表面相对速度和压力的分布规律,并将叶轮出口处速度分量计算结果和球形五孔探针测量结果进行比较。分析结果表明:叶片表面的相对速度沿径向逐渐增大,流动分布规律符合圆柱层无关性假设;叶片发生汽蚀的危险区域约位于吸力面外缘进口边到出口边的1/4位置;最优工况下叶轮出口处流场呈螺旋形向外运动趋势,出口旋转动能占出口总动能的34%左右;速度环量测量值从轮毂至轮缘逐渐减小,设计中应适当减小轮毂处圆周分量值,增加轮缘处圆周分量值。研究结果揭示了叶轮表面和出口流动规律,为轴流泵优化设计提供了理论和实际应用参考。

针对核主泵用流体静压型机械密封在高压和高速条件下,其密封性能易受端面热弹变形影响的特点,通过建立收敛台阶端面流体静压型机械密封的稳态传热模型,并考虑流体粘度随压力、温度的变化,建立端面流体膜压力和密封环温度的控制方程,采用有限差分法求解各控制方程,采用有限元法求解密封环热、弹变形,对密封进行流、固、热耦合分析,研究热弹变形对密封性能的影响;同时改变操作参数,研究端面温度、热弹变形、端面流体膜平衡间隙等随之产生的变化规律。结果表明,端面的弹性变形大于热变形;热弹变形的综合影响使端面由外径向内径形成收敛间隙,导致开启力、泄漏率和液膜刚度增加;动环角速度越高,流体温升越大,端面热变形越明显,泄漏率越大;流体注入温度越低,温粘效应越显著;流体注入压力越高,热弹变形量越大,密封端面平衡间隙亦越大。

运用计算流体动力学(cfd)对轴流血泵的流体动力学特性进行分析。研究血液流经叶轮的速度、压力、剪切变形率等参数的分布以及螺旋叶片对血液的破坏作用。结果表明:血液在叶轮内的流动是一种非常复杂的三维流动,而基于流线型的叶轮设计可以避免血液在流动过程中产生湍流、涡流以及较高的剪切力。血液流经血泵的速度场、压力场及剪切变形率的分布都比较均匀,变化梯度小,从而有效的减少血液破坏。

采用雷诺时均n-s方程和标准k-ε湍流模型,应用三维非结构四面体网格建模,选用旋转流体机械模型中的多重参考坐标系模型(mrf),对设计工况下旋流自吸泵叶轮和蜗壳耦合的三维不可压缩湍流流场进行了数值模拟,得到了其内部流场的压力分布和速度分布情况.对叶轮内部的相对速度流场和压力场进行了细致的分析,证实了叶轮和蜗壳由于相对位置不同,相互作用而引起的叶轮内部流场具有一定的非对称性.对蜗壳速度流场进行了分析,得到了蜗壳内靠近叶轮出口处的速度值较大的结论,并指出,由于蜗壳结构复杂而导致的内部流动紊乱,会造成一定的损失.另外,还对导壁附近区域和分离室内流场进行了深入研究,揭示了导壁附近区域和分离室内存在旋涡这一现象,并对旋涡形成的原因进行了分析和探讨.

离心泵的过流部件及工作原理 离心泵的过流部件有：吸入室，叶轮，压出室三个部分。叶轮室是离心泵的核心，也是流部 件的核心。泵通过叶轮对液体的作功，使其能量增加。叶轮按液体流出的方向分为三类： （1）径流式叶轮（离心式叶轮）液体是沿着与轴线垂直的方向流出叶轮。 （2）斜流式叶轮（混流式叶轮）液体是沿着轴线倾斜的方向流出叶轮。 （3）轴流式叶轮液体流动的方向与轴线平行的。 叶轮按吸入的方式分为二类： （1）单吸叶轮（即叶轮从一侧吸入液体）。 （2）双吸叶轮（即叶轮从两侧吸入液体）。 叶轮按盖板形式分为三类： （1）封闭式叶轮。 （2）敞开式叶轮。 （3）半开式叶轮。 其中封闭式叶轮应用很广泛，前述的单吸叶轮双吸叶轮均属于这种形式。 离心泵的工作原理：离心泵能把水送出去是由于离心力的作用。水泵在工作前，泵体和进水 管必须罐满水形成真空状态，当叶轮快速转动时，叶片促使水很快旋转，旋转着

以某双蜗壳混流泵为研究对象,利用计算流体动力学(cfd)商用软件cfx中rngκ-ε湍流模型及全隐式多网格耦合求解算法对其3种工况下的内部三维湍流流动进行数值模拟,分析了3种工况下叶轮内的相对速度和压力变化及设计工况下蜗壳内部流动的冲击、二次流现象,并探讨了提高混流式叶轮水力性能的改型方法。

日前，哈电集团哈尔滨电机厂有限责任公司自主研发的第三代核主泵电机水润滑推力轴承顺利完成72小时试验，成功攻克了我国闲第三代核主泉电机水润滑推力轴承的设计难题，大大推进了核主泵电机国产化进程。通过试验的核主泵电机水润滑推力轴承，将能够满足核主泵电机60年免维护、抗磨、耐腐蚀、无污染、耐辐照的要求，标志着我国水润滑推力轴承研发技术达到了世界领先水平。

奥氏体不锈钢在加工、运输和装配过程中如果与碳钢直接接触,就会被碳钢污染,而导致奥氏体不锈钢耐蚀性能的改变。众所周知,核主泵用奥氏体不锈钢对耐蚀性有着非常严格的要求,本文以z2cn18-10核主泵用奥氏体不锈钢为例,通过fecl3腐蚀试验和电化学方法测试了被碳钢污染后其耐腐蚀性能的变化。试验结果表明:附着在不锈钢表面的碳钢对其长期总体腐蚀速率影响不大;嵌入式的碳钢颗粒会显著降低奥氏体不锈钢的点蚀电位,增大发生点蚀的倾向;硝酸钝化可部分抵消被污染不锈钢点蚀电位的降低,但该值仍远低于同样经过硝酸钝化,而未被污染的不锈钢的点蚀电位。此外,还针对碳钢污染对核电站辐射场的影响和对燃料包壳热传导效率的影响进行了讨论。

针对某公司研制的td150型管道泵在试验中出现设计点扬程偏低、小流量下噪声较大等问题,对泵内部流场进行了全流道数值模拟,提出了优化方案,对优化后的管道泵进行了性能及噪声试验,结果表明,试验和数值模拟结果相差较少,小流量下泵的噪声显著降低,额定点扬程明显提高。

针对同一叶轮配不同导流器,通过试验分析,探索提高潜水泵效率的途径。以250qj125型潜水泵配两种导流器为例,通过cfd数值计算,预测出潜水泵的性能,将解析法求得的潜水泵最佳工况点与模拟试验结果进行了比较,其结果较为吻合。经对两种导流器内部的速度场和压力场分析,提出了增加导流器长度、增大导叶片进口冲角和壁角等方法可提高潜水泵的效率。

利用cfd软件fluent对多级导叶式清水离心泵的内部流场进行了数值模拟,得出了叶轮及导叶内部流道的速度和压力分布规律,并发现了叶轮进口回流,出口的二次流动特征等叶轮内部流动的细节,导叶出口区产生了一个低压区等流动特征。然后根据自编计算软件利用计算得到的速度场数据计算出泵的扬程、功率、效率和流量之间的关系曲线,并与试验数据进行了比较。结果表明:在设计工况附近,预测值与试验值吻合较好,在其它工况点,特别是小流量工况点,误差较大。

依据两相流理论和无过载设计原理,提出排沙潜水泵过流部件水力设计,强调了叶轮进口和出口叶片、叶片数、叶轮外径和泵体喉部面积等主要参数的选取,并给出了相应的参考值。

为深入理解和分析高温高压工况条件下某主冷却剂泵性能,采用计算流体力学方法(cfd)对其内部复杂的三维流场进行了数值模拟与分析.建立了某主冷却剂泵各部件几何模型,并对其进行网格划分.通过求解rans方程对主冷却剂泵内部三维流场进行数值求解,湍流流动采用sst模型进行模拟.计算得到该泵在高、低设计转速时的扬程、功率和效率等性能参数.计算结果与试验数据相比较,误差在4%以内.分析表明采用cfd方法模拟结构复杂的主冷却剂泵内部流动是可行的.

利用fluent软件在稳态、湍流、两相流的条件下对后混合磨料水射流喷头内部流场进行了数值模拟,并对喷头主要几何参数进行了分析。研究表明,聚焦管入口收缩角α越小,越有利于流动,避免了磨料在聚焦管入口处聚集而产生堵塞。聚焦管出口直径越小,磨料出口速度越大,但聚焦管出口直径越小,混合腔内部形成的负压越小,不利于磨料的吸入。聚焦管出口直径应以水喷嘴直径3倍左右为宜。

为揭示高比转速混流泵的内部流动规律,应用商用软件fluent对其进行数值模拟。模拟中以雷诺平均n-s方程为流动控制方程,采用标准k-ε二方程模型作为修正方程,对于压力和速度耦合关系采用simple算法处理。分析了等环量流型高比转速混流泵内部的静压分布和速度分布,得出结论为:叶片进口距离轮缘较近处存在明显的负压区,叶轮与导叶体之间存在明显的动静干扰,叶轮进口处存在轻微的流动冲击,但是并没有影响流体的整体流动。通过分析,揭示了高比转速混流泵内部流动规律,为其性能改进提供了依据。

采用雷诺时均navier-stokes方程和rngk-ε双方程湍流模型,基于弹性体结构动力学方程,对轴流泵内部流场和叶轮结构响应进行多工况双向同步耦合求解,研究了流固耦合作用对轴流泵内部流场的影响。结果表明:考虑流固耦合作用后,叶片工作面和背面的压差有所减小,说明叶片性能有所下降;叶片出口处的二次回流现象有所加剧;计算得到的轴流泵水力性能参数更加接近试验值,说明考虑流固耦合后的流场更加接近于真实流场。

指出了混流式核主泵在核岛中有着十分重要的地位,阐述了混流式核主泵内部流动的研究现状及混流式核主泵内部流动研究的发展趋势,进一步分析了混流式核主泵内部流动的发展前景以及可达到的经济效益。

脉冲射流相对于恒定射流可较大程度提高液气射流泵效率,利用计算流体力学软件fluent对脉冲液气射流泵内部流场进行数值模拟和分析。首先研究在脉冲射流情况下,停止工作射流后液气射流泵内部流场的状况;然后对相同工作条件、不同脉冲频率下的液气射流泵进行数值模拟,并研究分析各个脉冲频率下液气射流泵效率,得出最佳工作频率。

由中国核动力研究设计院研制的国内首台核主泵水力部件运输容器近期在大亚湾核电运营公司通过竣工验收并顺利交付业主。在大亚湾核电运营公司交付现场,业主对该运输容器进行了外观检验和入场试验,并对文件资料进行了审查,最后一致认为该运输容器质量良好,文件资料完备,满足合同要求,达到了竣工交付条件。

为了研究压力脉动在核主泵压水室出口处的变化规律及其影响因素,以国内某1000mw核电站主泵为研究对象,应用计算流体动力学软件fluent进行定常与非定常三维数值模拟,得到压水室内部流场特性及计算点的压力脉动情况,并对其进行时域和频域分析.结果表明:回流是引起压水室与出口交接处压力脉动的原因之一;在不同工况下压水室出口及其前后区域内存在明显的压力脉动,偏离额定工况越大,压力脉动波动幅度越大;压水室出口及其前后区域内,上侧的脉动幅度比下侧小,上侧的平均脉动幅度ca在0.9q时为11.15%,在1.0q时为9.62%,在1.2q时为13.78%,下侧的平均脉动幅度,在0.9q时为13.62%,在1.0q时为12.53%,在1.2q时为15.79%;靠近导叶出口处,泵壳两侧处的脉动幅度要大于靠近出口轴线附近的脉动幅度,远离导叶出口处,泵壳内的脉动幅度从上侧到下侧,逐渐递增;在额定工况时转频是各监测点压力脉动的主要影响因素,在小流量和大流量时转频和叶频是各监测点压力脉动的主要影响因素.

论文从解决以往核主泵下导轴承钴基合金堆焊层缺陷的问题入手,通过堆焊及加工试验,制定出合理的堆焊和加工工艺方案,首次实现了华龙项目该部件的自主制造。