本文關(guān)鍵詞：混流式核主泵模型水力性能優(yōu)化及內(nèi)部流動(dòng)研究

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【摘要】：核主泵是核島內(nèi)唯一的高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備,有核島心臟之稱。核主泵是核電站中耗能的主要設(shè)備,因而研究高效的核主泵水力模型以提高實(shí)型核主泵的效率有很大的節(jié)能意義。我國(guó)目前對(duì)混流式核主泵的研發(fā)尚處于起步階段,高效的混流式核主泵水力模型很少。因而研究混流式核主泵過(guò)流部件幾何參數(shù)、結(jié)構(gòu)型式等因素對(duì)其水力性能的影響,設(shè)計(jì)出高效的混流式核主泵水力模型將極大地推動(dòng)核主泵國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。葉輪葉片出口段形狀,導(dǎo)葉的結(jié)構(gòu)型式(導(dǎo)葉葉片厚度、葉片出口段形狀、葉片分布方式等),葉輪與導(dǎo)葉、球殼的匹配關(guān)系對(duì)泵的性能和內(nèi)部流動(dòng)都有著非常重要的影響。本文以一臺(tái)自行設(shè)計(jì)的核主泵模型泵為研究對(duì)象,通過(guò)CFD數(shù)值計(jì)算研究了葉輪葉片出口段形狀、導(dǎo)葉葉片出口段形狀、導(dǎo)葉葉片厚度、不同結(jié)構(gòu)導(dǎo)流體對(duì)模型泵水力性能的影響,以獲得較好能量性能的模型泵。開(kāi)展的主要工作和獲得成果如下:1.基于混流泵葉輪設(shè)計(jì)原理,結(jié)合速度系數(shù)法運(yùn)用CFturbo軟件設(shè)計(jì)了核主泵葉輪,并對(duì)模型葉輪進(jìn)行三維造型、網(wǎng)格劃分和數(shù)值模擬計(jì)算。2.為提高模型葉輪的水力效率,設(shè)計(jì)了不同葉片出口段形狀的葉輪,并分析了葉輪出口相對(duì)速度分布和葉片壓力載荷分布情況,結(jié)果表明:當(dāng)僅對(duì)葉片工作面進(jìn)行修圓時(shí),葉輪具有較好的水力性能。3.為探討徑向?qū)~對(duì)模型泵水力性能的影響,設(shè)計(jì)了不同葉片出口段形狀、不同葉片厚度的導(dǎo)葉方案。通過(guò)CFD數(shù)值計(jì)算研究了主泵內(nèi)部流動(dòng)情況,結(jié)果表明:對(duì)導(dǎo)葉葉片出口段進(jìn)行修圓,整泵水力效率值變化不大;在一定范圍內(nèi),整泵水力效率值隨著導(dǎo)葉葉片厚度的減小而增大;導(dǎo)葉葉片最厚處位置變化對(duì)整泵水力性能的影響較小。4.為探討不同結(jié)構(gòu)導(dǎo)流體對(duì)模型泵水力性能的影響,設(shè)計(jì)了不同直徑、不同擴(kuò)散角的導(dǎo)流環(huán)和不同葉片分布方式的導(dǎo)葉,通過(guò)CFD數(shù)值計(jì)算研究了主泵內(nèi)部流動(dòng)情況。結(jié)果表明:對(duì)于只加導(dǎo)流環(huán)、導(dǎo)葉葉片對(duì)稱布置的導(dǎo)流體模型泵,當(dāng)導(dǎo)流環(huán)方案為L(zhǎng)=15mm、θ=15?時(shí),模型泵水力效率值最高;對(duì)于不加導(dǎo)流環(huán)、導(dǎo)葉葉片非對(duì)稱布置的導(dǎo)流體模型泵,模型泵的水力效率值隨著γ1的增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)γ1取24?時(shí),模型泵水力性能最好;對(duì)于加導(dǎo)流環(huán)、導(dǎo)葉葉片非對(duì)稱布置的導(dǎo)流體模型泵,當(dāng)導(dǎo)流環(huán)方案:L=15mm、θ=15?、導(dǎo)葉葉片布置方案γ1=24?時(shí),模型泵水力效率值最高。
【關(guān)鍵詞】：核主泵 混流葉輪 導(dǎo)流體 能量性能 內(nèi)部流動(dòng)
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM623;TH313
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 研究背景、目的及意義11-13
• 1.2 核主泵過(guò)流部件研究進(jìn)展13
• 1.3 混流式核主泵內(nèi)部流動(dòng)及其控制研究進(jìn)展13-16
• 1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀14
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 論文的主要研究?jī)?nèi)容16-17
• 第二章 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)和內(nèi)流分析基本理論簡(jiǎn)介17-25
• 2.1 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)概述17-18
• 2.1.1 CFD基本思想17
• 2.1.2 CFD技術(shù)應(yīng)用17-18
• 2.2 湍流數(shù)值計(jì)算方法18-23
• 2.2.1 湍流流動(dòng)特征與控制方程18-19
• 2.2.2 控制方程的離散19-20
• 2.2.3 湍流的數(shù)值模擬計(jì)算方法20-22
• 2.2.4 邊界條件和初始條件22-23
• 2.3 CFD的工作流程及網(wǎng)格劃分23-25
• 第三章 模型葉輪水力設(shè)計(jì)與優(yōu)化25-36
• 3.1 葉輪的水力設(shè)計(jì)及數(shù)值計(jì)算25-28
• 3.1.1 模型泵參數(shù)及設(shè)計(jì)25-26
• 3.1.2 模型葉輪三維造型及網(wǎng)格劃分26-27
• 3.1.3 控制方程及計(jì)算方法27
• 3.1.4 邊界條件27-28
• 3.2 葉片出口段形狀對(duì)葉輪水力性能的影響28-35
• 3.2.1 模型葉輪相關(guān)尺寸28
• 3.2.2 葉片出口段形狀設(shè)計(jì)方案28-30
• 3.2.3 葉輪水力性能計(jì)算結(jié)果分析30-32
• 3.2.4 葉輪出口相對(duì)速度分布分析32-34
• 3.2.5 葉片壓力載荷分布分析34-35
• 3.3 本章小結(jié)35-36
• 第四章 徑向?qū)~對(duì)模型泵水力性能的影響36-52
• 4.1 徑向?qū)~的設(shè)計(jì)36-39
• 4.1.1 導(dǎo)葉模型相關(guān)尺寸36-37
• 4.1.2 三維建模及網(wǎng)格劃分37-39
• 4.2 導(dǎo)葉葉片出口段形狀對(duì)模型泵水力性能的影響39-43
• 4.2.1 導(dǎo)葉葉片出口段形狀設(shè)計(jì)方案39-40
• 4.2.2 水力性能計(jì)算結(jié)果分析40-42
• 4.2.3 湍動(dòng)能分布42
• 4.2.4 D-D截面上速度分布42-43
• 4.3 導(dǎo)葉葉片厚度對(duì)模型泵水力性能的影響43-51
• 4.3.1 導(dǎo)葉葉片厚度分布方案43-48
• 4.3.1.1 水力性能計(jì)算結(jié)果分析44-45
• 4.3.1.2 導(dǎo)葉葉片上壓力分布45-46
• 4.3.1.3 湍動(dòng)能分布46-47
• 4.3.1.4 D-D截面上速度分布47-48
• 4.3.2 導(dǎo)葉葉片厚度從前蓋板到后蓋板分布方案48-51
• 4.3.2.1 水力性能計(jì)算結(jié)果分析48-49
• 4.3.2.2 導(dǎo)葉葉片上壓力分布49-50
• 4.3.2.3 湍動(dòng)能分布50-51
• 4.3.2.4 D-D截面上速度分布51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第五章 不同結(jié)構(gòu)導(dǎo)流體對(duì)模型泵水力性能的影響52-61
• 5.1 基本參數(shù)、導(dǎo)流環(huán)和非對(duì)稱導(dǎo)葉的設(shè)計(jì)方案52-54
• 5.1.1 基本參數(shù)52-53
• 5.1.2 導(dǎo)流環(huán)設(shè)計(jì)方案53
• 5.1.3 非對(duì)稱導(dǎo)葉設(shè)計(jì)方案53-54
• 5.1.4 三維建模及網(wǎng)格劃分54
• 5.1.5 控制方程及邊界條件54
• 5.2 不同結(jié)構(gòu)導(dǎo)流體對(duì)模型泵水力性能的影響54-60
• 5.2.1 導(dǎo)流環(huán)幾何參數(shù)對(duì)模型泵水力性能的影響54-56
• 5.2.2 導(dǎo)葉葉片布置方式對(duì)模型泵水力性能的影響56-57
• 5.2.3 導(dǎo)流環(huán)和導(dǎo)葉葉片布置方式不同組合對(duì)模型泵水力性能的影響57-58
• 5.2.4 各方案內(nèi)部流動(dòng)分析58-60
• 5.3 本章小結(jié)60-61
• 第六章 總結(jié)與展望61-64
• 6.1 研究工作總結(jié)61-62
• 6.2 研究工作展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的相關(guān)研究成果67-68
• 學(xué)術(shù)論文67
• 發(fā)明專利67
• 參加的科研項(xiàng)目67-68
• 致謝68

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