【摘要】：反應(yīng)堆冷卻劑循環(huán)泵(簡(jiǎn)稱核主泵),是核電站一回路重要組件,其安全可靠運(yùn)行直接關(guān)系核電廠安全與經(jīng)濟(jì)效益。第三代核電技術(shù)中取消了泵進(jìn)口前的直段,采用連體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),簡(jiǎn)化回路的同時(shí)卻使泵進(jìn)口流場(chǎng)發(fā)生畸變。為了研究該流場(chǎng)畸變對(duì)泵造成的壓力脈動(dòng)和振動(dòng)影響,本文根據(jù)泵相似理論建立一個(gè)模型泵模型,并搭建相應(yīng)的試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn),進(jìn)行水力特性、壓力脈動(dòng)和振動(dòng)試驗(yàn)計(jì)算。首先通過穩(wěn)態(tài)水力特性的計(jì)算與試驗(yàn)對(duì)比說明計(jì)算的可靠性,并發(fā)現(xiàn)來流畸變會(huì)導(dǎo)致泵的效率降低,之后經(jīng)瞬態(tài)流場(chǎng)分析發(fā)現(xiàn)造成效率下降的原因是由于來流畸變?cè)斐杀眠M(jìn)口流場(chǎng)、葉輪進(jìn)口處流場(chǎng)畸變,并導(dǎo)致吸入葉輪中的流體速度分布不均,從而導(dǎo)致葉間流道內(nèi)流線出現(xiàn)差異,導(dǎo)致葉輪受力不均,效率下降,整個(gè)泵流場(chǎng)也出現(xiàn)差異,因而導(dǎo)致壓力脈動(dòng)出現(xiàn)差異。對(duì)比分析不同位置壓力脈動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果后發(fā)現(xiàn)非均勻來流會(huì)導(dǎo)致泵蝸殼跟下游管道壁面壓力脈動(dòng)時(shí)域頻域幅值增大,蝸殼處測(cè)點(diǎn)時(shí)域幅值增大35%以上,出口位置增大67%。壓力脈動(dòng)的變化進(jìn)而會(huì)引起泵跟管道一些方向上振動(dòng)幅值增大,甚至導(dǎo)致出口處沿著管道方向發(fā)生了較小的振動(dòng),水平面垂直于管道方向振動(dòng)速度幅值增大20%。非均勻來流下泵的振動(dòng)速度頻譜中也出現(xiàn)了明顯的低頻特征峰,特征頻率及其峰值也出現(xiàn)差異,泵的振動(dòng)機(jī)理改變。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM623
【圖文】：

圖 2-1 湍流模型分類Fig 2-1 classification of turbulence models在雷諾時(shí)均法中，連續(xù)方程和 N-S 方程中的速度變量iu 和壓力變量ip 被分理成平均值和脈動(dòng)值，其中速度時(shí)均值用_ju 表示，速度的脈動(dòng)值用ju 表示的時(shí)均值用_jp 表示，壓力的脈動(dòng)值用jp 表示,其關(guān)系如下式：_( , ,z)i j ju u u i x y（2-7_( , ,z)i j jp p p i x y（2-8由上式可以得到定常狀態(tài)下不可壓縮流體的湍流控制方程如下式所示：_0iiux （2-9________ __2 ' '__( ) ( )i j j i jij i j j ju u pu u ufx x x x x （2-10文中在進(jìn)行 CFD 模擬計(jì)算時(shí)，選用的模型為標(biāo)準(zhǔn)k 模型，該模型在泵領(lǐng)

以上公式中其它系數(shù)值分別為：1 2 31.0 , 1.3 , 1.44 , 1.92 , 0.09kc c c 2.5 網(wǎng)格處理方法2.5.1 網(wǎng)格類型選取數(shù)值模擬計(jì)算中，網(wǎng)格劃分是很重要的環(huán)節(jié)，有些情況下網(wǎng)格劃分的質(zhì)量直接決定模擬計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確可靠性，如果網(wǎng)格劃分質(zhì)量不合格，得到的結(jié)果甚至?xí)霈F(xiàn)錯(cuò)誤[25]。一般情況下，網(wǎng)格數(shù)量越多，得到的結(jié)果越精確，但是網(wǎng)格數(shù)量過多，消耗計(jì)算資源過多，甚至難以在工程中實(shí)現(xiàn)[26]。因此求解的精度和效率往往依賴于選擇合理的網(wǎng)格種類、網(wǎng)格數(shù)量及網(wǎng)格質(zhì)量。實(shí)際工程應(yīng)用中，在幾何模型較為復(fù)雜時(shí)，網(wǎng)格劃分通常選用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格比較合理，這樣容易實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格劃分。相比結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格具有更高的靈活性[27]，文中計(jì)算區(qū)域涉及較為復(fù)雜的形狀，因此選用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格進(jìn)行劃分計(jì)算。通常非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格包括四面體、六面體、棱柱體和金字塔形，如下圖 2-2 所示，論文中采用的網(wǎng)格為六面體和四面體網(wǎng)格[28]。

21c)蝸殼 d)模型泵裝配體模型圖 3-1 模型泵部件圖Fig.3-1 model pump component diagram3.3 計(jì)算流體區(qū)域建立及網(wǎng)格劃分方法3.3.1 進(jìn)口來流段文中主要研究不同來流對(duì)泵性能的影響，因此要建立兩種不同來流條件，包括：常規(guī)均勻來流條件下的直管段來流、模擬蒸汽發(fā)生器下封頭到核主泵進(jìn)口處流場(chǎng)的非均勻來流段，如圖 3-2 所示，非均勻來流段模型采用四面體網(wǎng)格劃分，均勻來流段采用六面體網(wǎng)格劃分，均采用 ICEM 進(jìn)行操作處理[39]。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2777851