【摘要】：反應(yīng)堆主冷卻劑泵作為反應(yīng)堆一回路的重要設(shè)備,承擔(dān)著輸運(yùn)冷卻劑,保證堆芯熱量順利排出的任務(wù)。由于三代核電主冷卻劑泵沒有設(shè)置防反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),在斷軸、失電、逐臺啟動等工況下,主泵都有反轉(zhuǎn)的可能。主泵反轉(zhuǎn)一方面造成流動的不穩(wěn)定,另一方面也對泵軸的受力產(chǎn)生消極影響。因此有必要對泵的反轉(zhuǎn)工況進(jìn)行深入研究。本文以三代核電技術(shù)AP1000的主冷卻劑泵的縮比模型為研究對象,首先為研究葉片表面邊界層脫落和渦的形成發(fā)展,從來流攻角和擴(kuò)壓影響兩個(gè)方面對翼型葉片的渦旋脫流成因進(jìn)行探究,發(fā)現(xiàn)當(dāng)同時(shí)存在有來流攻角和擴(kuò)壓影響時(shí),翼型渦旋脫流現(xiàn)象明顯,渦脫落頻率在達(dá)到一定攻角后與攻角的大小成正比。全面考慮各種反轉(zhuǎn)工況,使用理論推導(dǎo)完善流動參數(shù),對不同反轉(zhuǎn)工況進(jìn)行了非定常數(shù)值模擬。給出了各工況下流動的外特性參數(shù),對不同部件的內(nèi)部流動的不穩(wěn)定性進(jìn)行詳細(xì)分析。發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)頻在整個(gè)流動空間內(nèi)都存在影響,葉輪和進(jìn)口管也受到了導(dǎo)葉的影響。葉輪中的壓力脈動特征表現(xiàn)為拍形波,并會產(chǎn)生振動與噪音。反轉(zhuǎn)過程中葉輪葉片會與導(dǎo)葉葉片形成封閉流道,改變流動方向,形成葉輪流道的渦旋,影響下游流動。反轉(zhuǎn)泵中各部分都存在著能量損失,在各工況下所占比例基本穩(wěn)定,其中葉輪在所有能量損失中所占的比例最大,蝸殼所占比例最小。導(dǎo)葉存在逆葉片區(qū)和順葉片區(qū),流體經(jīng)過逆葉片區(qū)會產(chǎn)生較長的回旋渦。導(dǎo)葉內(nèi)部凹面靠近葉輪處都有回旋渦的存在,占據(jù)了流道的20%到80%。其后,對泵反轉(zhuǎn)時(shí)的徑向受力和軸向受力進(jìn)行了計(jì)算,得到了徑向力在垂直于蝸殼進(jìn)水管方向上分布不均,表現(xiàn)在向?qū)~逆葉片方向偏移。軸向力以2倍轉(zhuǎn)頻的頻率周期性變化。軸向力方向指向進(jìn)口段,并主要受轉(zhuǎn)頻影響變化。隨著不同工況流量轉(zhuǎn)速的減小,軸向力也在不斷減小。
【圖文】：

上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章 翼型渦旋脫流流理論、水輪機(jī)、壓氣機(jī)等葉輪機(jī)械內(nèi)部普遍存在的，學(xué)界還沒有一個(gè)完整清晰的認(rèn)識，其成因仍對葉輪機(jī)械的這種流動不穩(wěn)定性有很好的指導(dǎo)對翼型的攻角與旋轉(zhuǎn)失速的產(chǎn)生建立直接聯(lián)時(shí)，不同來流攻角下翼型邊界層脫離與渦旋產(chǎn)析了來流攻角與擴(kuò)壓對翼型流場的影響。圖 象的示意圖。

上邊界產(chǎn)生的干涉作用，顯著增加了翼型邊界層的速度梯度。對只考慮來流攻角或擴(kuò)壓影響的數(shù)值模擬全發(fā)展的湍流中，流量變化使來流對葉片的等效沖角也發(fā)生變化沖角越大。在前期對泵的模擬中發(fā)現(xiàn)，在小流量工況下易出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)葉片之間的邊界層脫離形成渦旋，發(fā)展較大的渦旋堵塞了兩葉片的流量轉(zhuǎn)移至相鄰流道，致使相鄰流道也產(chǎn)生堵塞流道的渦旋。宏的渦旋在流道中接連出現(xiàn)。旋轉(zhuǎn)失速中失速團(tuán)的頻率一般是葉[39]。來流沖角使影響旋轉(zhuǎn)失速的重要因素�；谶@種推測，在先期排排列的一組 NACA0009 翼型，，對其在不同來流沖角下下的流動區(qū)域上下邊界為周期性邊界，模擬無限多翼型并排排列。翼型弦長距為 40mm，來流速度為 2.7m/s。湍流模型為 SST k- ，使用結(jié)構(gòu)。為了分析來流沖角對翼型流態(tài)的影響，本文以 20°和 60°沖角格細(xì)節(jié)見圖 2-2，模擬結(jié)果及云圖細(xì)節(jié)見圖 2-3，結(jié)果分析如下。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM623

【參考文獻(xiàn)】

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1 劉濤;張宇寧;杜小澤;;水泵水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象綜述[J];水力發(fā)電學(xué)報(bào);2015年11期

2 周佩劍;王福軍;姚志峰;;離心泵葉輪旋轉(zhuǎn)失速團(tuán)特性分析[J];水利學(xué)報(bào);2015年09期

3 王春林;曾成;楊曉勇;彭海菠;劉棟;;雙吸泵正反轉(zhuǎn)內(nèi)部流場數(shù)值模擬及性能預(yù)測[J];排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào);2015年07期

4 趙孟杰;;AP1000屏蔽式主泵倒轉(zhuǎn)運(yùn)行分析[J];中國高新技術(shù)企業(yè);2015年18期

5 李彬;;水泵水輪機(jī)反水泵工況的特性研究[J];科技風(fēng);2012年14期

6 張野;王曉放;介紅恩;;壓水堆冷卻劑中硼酸濃度對核主泵性能影響研究[J];核動力工程;2011年04期

7 楊軍虎;張雪寧;王曉暉;孫慶沖;張建華;;能量回收液力透平研究綜述[J];流體機(jī)械;2011年06期

8 潘中永;李俊杰;李紅;劉威;;葉片泵旋轉(zhuǎn)失速的研究進(jìn)展[J];流體機(jī)械;2011年02期

9 楊軍虎;袁亞飛;蔣云國;馬文瑛;宋懷德;;離心泵反轉(zhuǎn)作為能量回收透平的性能預(yù)測[J];蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào);2010年01期

10 鄒長春;趙增輝;臧戈飛;尹賢圓;;葉片泵反轉(zhuǎn)危害的案例淺析[J];通用機(jī)械;2009年10期

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1 李德友;水泵水輪機(jī)駝峰區(qū)流動機(jī)理及瞬態(tài)特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

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1 姚洋陽;水泵水輪機(jī)泵工況駝峰特性流動機(jī)理數(shù)值研究[D];清華大學(xué);2015年

2 袁亞飛;基于離心泵的水力透平的流場分析及性能預(yù)測[D];蘭州理工大學(xué);2010年

本文編號：2644342