泵壳对核主泵性能的影响

泵壳对核主泵性能的影响

论文摘要

随着能源危机的加剧,环境问题的日益突出,发展核电已成为大势所趋。核主泵是核电站核岛一回路系统的核心,对核反应堆的安全运行起着至关重要的作用。目前我国已经引进AP1000核电机组,相应的技术支持、消化、国产化也一并纳入我国核电中长期发展日程。本文简要介绍了AP1000核主泵的特点;总结了核主泵国内外研究现状以及混流泵的研究进展;探讨了计算流体力学及CFD分析的基本概况以及叶轮机械内部流场的分析方法。本文根据AP1000核主泵的设计参数,利用业已成熟的泵一维设计理论,自主设计一台核主泵,设计了叶轮,导叶及不同型式的泵壳;利用PRO-E进行三维建模及装配;应用FLUENT前处理软件GAMBIT划分网格;通过FLUENT进行数值模拟运算。对具有不同压水室扩散管位置、不同类球形压水室截面形状、不同压水室扩散管形状的核主泵进行了CFD分析;得到了泵内总压、静压、速度矢量分布、流线图;分析了核主泵内流场的特点;分别绘制了叶轮和整机的泵性能曲线。研究结果表明核主泵扩散管在一侧设计优于中间设计;压水室截面形状对核主泵性能影响不大;针对扩散管中心位于轴线上的情况,在相同流量条件下圆台形扩散管比圆柱形扩散管具有更好的流动特性;在主泵其它结构参数不变的条件下,圆台形扩散管锥度范围在0.4~0.65之间时核主泵具有较好的性能参数。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 AP1000简介
  • 1.2 核电及核主泵国内外研究现状及发展方向
  • 1.3 混流泵研究现状
  • 1.4 计算流体力学概述
  • 1.5 FLUENT简介
  • 1.6 本文主要研究内容
  • 2 叶轮机械流场计算基本理论及方法
  • 2.1 湍流控制方程
  • 2.2 湍流模式
  • 2.2.1 大涡模拟
  • 2.2.2 雷诺平均法
  • 2.2.3 粘涡模型
  • 2.2.4 雷诺应力模型
  • 2.3 多重参考系模型
  • 2.4 SIMPLE算法与SIMPLEC算法
  • 2.5 性能预测方法、CFD数值模拟计算步骤及收敛判据
  • 2.5.1 性能预测方法
  • 2.5.2 CFD数值模拟计算步骤
  • 2.5.3 收敛判据
  • 2.6 网格生成技术
  • 2.6.1 结构化网格
  • 2.6.2 非结构化网格
  • 3 核主泵过流部件水力设计及三维建模
  • 3.1 叶轮设计
  • 3.2 导叶设计
  • 3.3 泵壳设计
  • 3.4 三维建模步骤及装配
  • 4 核主泵的数值模拟
  • 4.1 网格生成
  • 4.2 计算步骤
  • 4.3 叶轮的性能曲线
  • 4.4 核主泵的数值模拟
  • 5 泵壳对核主泵性能的影响及流场数值分析
  • 5.1 泵壳扩散管位置对核主泵性能的影响
  • 5.2 泵壳截面形状对核主泵性能的影响
  • 5.3 泵壳扩散管形状对核主泵性能的影响
  • 5.4 圆台形泵壳扩散管锥度对核主泵性能的影响
  • 5.5 核主泵性能曲线
  • 6 结论与展望
  • 6.1 结论
  • 6.2 后续工作
  • 6.3 前景展望
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
  • 致谢
  • 相关论文文献

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