【摘要】： 隨著能源危機(jī)的加劇,環(huán)境問題的日益突出,發(fā)展核電已成為大勢所趨。核主泵是核電站核島一回路系統(tǒng)的核心,對核反應(yīng)堆的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。目前我國已經(jīng)引進(jìn)AP1000核電機(jī)組,相應(yīng)的技術(shù)支持、消化、國產(chǎn)化也一并納入我國核電中長期發(fā)展日程。 本文簡要介紹了AP1000核主泵的特點(diǎn)；總結(jié)了核主泵國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及混流泵的研究進(jìn)展;探討了計(jì)算流體力學(xué)及CFD分析的基本概況以及葉輪機(jī)械內(nèi)部流場的分析方法。 本文根據(jù)AP1000核主泵的設(shè)計(jì)參數(shù),利用業(yè)已成熟的泵一維設(shè)計(jì)理論,自主設(shè)計(jì)一臺核主泵,設(shè)計(jì)了葉輪,導(dǎo)葉及不同型式的泵殼；利用PRO-E進(jìn)行三維建模及裝配；應(yīng)用FLUENT前處理軟件GAMBIT劃分網(wǎng)格；通過FLUENT進(jìn)行數(shù)值模擬運(yùn)算。 對具有不同壓水室擴(kuò)散管位置、不同類球形壓水室截面形狀、不同壓水室擴(kuò)散管形狀的核主泵進(jìn)行了CFD分析；得到了泵內(nèi)總壓、靜壓、速度矢量分布、流線圖；分析了核主泵內(nèi)流場的特點(diǎn)；分別繪制了葉輪和整機(jī)的泵性能曲線。 研究結(jié)果表明核主泵擴(kuò)散管在一側(cè)設(shè)計(jì)優(yōu)于中間設(shè)計(jì)；壓水室截面形狀對核主泵性能影響不大；針對擴(kuò)散管中心位于軸線上的情況,在相同流量條件下圓臺形擴(kuò)散管比圓柱形擴(kuò)散管具有更好的流動特性；在主泵其它結(jié)構(gòu)參數(shù)不變的條件下,圓臺形擴(kuò)散管錐度范圍在0.4～0.65之間時(shí)核主泵具有較好的性能參數(shù)。 【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TH38

【圖文】：

口是傾斜的，其導(dǎo)葉設(shè)計(jì)與離心泵稍有不同。王春林等140】比較了導(dǎo)葉入口邊與葉輪旋轉(zhuǎn)軸平行及與葉輪出口邊平行兩種不同情況，，模擬結(jié)果顯示前者總體效果更好。本文也設(shè)計(jì)了一種入口邊與泵轉(zhuǎn)軸平行的擴(kuò)散型導(dǎo)葉，導(dǎo)葉的葉片數(shù)為11，其三維設(shè)計(jì)如圖3.3所示。圖3 F19導(dǎo)葉三維圖 3Dofthediffijser3.3泵殼設(shè)計(jì)核主泵與普通水泵相比，最大的差異體現(xiàn)在壓水室上。核主泵的壓水室(導(dǎo)葉和泵殼)首先要考慮的是耐壓和運(yùn)行安全，其次才是泵效率。因此，核主泵壓水室采用類球形形狀的等截面環(huán)形壓水室，而普通水泵多采用螺旋形壓水室(蝸殼)。另外壓水室的出流方式也與普通水泵有極大的不同。如美國西屋公司設(shè)計(jì)的 AP1000系列核主泵，其壓水室的擴(kuò)散管中心位于軸線上，而中心位于一側(cè)的情況實(shí)際中也有應(yīng)用。本文一共設(shè)計(jì)了三組泵殼，分別是不同擴(kuò)散管位置的球殼，不同截面形狀的球殼，及不同擴(kuò)散管形狀的球殼，如圖3.4一3.6所示。

圖3.6不同擴(kuò)散管形狀的泵殼(圓柱和圓臺)F19.3.6PumPcasewitlldifferentoutflowtubeshaPe(eylindriealandeonical)3.4三維建模步驟及裝配過流部件三維造型是在PRO一E中進(jìn)行的。以葉輪為例說明實(shí)體造型過程。(l)首先定義坐標(biāo)軸，坐標(biāo)軸的定義根據(jù)右手定則。(2)將葉輪壓力面和吸力面木模截線(若干個(gè)點(diǎn))在圓柱坐標(biāo)系下分別導(dǎo)入PRO中。(3)將每條流線上的點(diǎn)連成線，再將三條流線利用邊界混合命令混合成面。(4)利用實(shí)體化命令將葉片實(shí)體化，同時(shí)利用旋轉(zhuǎn)命令完成輪毅的建模。(5)以上將葉輪的實(shí)體部分繪制完成，由于模擬運(yùn)算是需要在流道上劃分網(wǎng)格，因此需要單獨(dú)對流道進(jìn)行建模，這可以通過PRO一E提供的元件操作，也可以通過GAMBIT中提供的布爾運(yùn)算完成。

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本文編號：2712385