安全可靠性是核電站安全運(yùn)行的首要因素之一。核主泵作為反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（RCP系統(tǒng)）中主要承壓設(shè)備和唯一的動力旋轉(zhuǎn)機(jī)械,被譽(yù)為RCP系統(tǒng)的“心臟”,對其安全可靠運(yùn)行、事故工況下的緩解發(fā)揮著重要作用。為了極大限度地保障核電站的安全,必須要確保核主泵在滿足正常運(yùn)行的同時(shí)經(jīng)受得住各類極限事故工況的考驗(yàn)。核主泵卡軸事故是一種典型極限事故工況,對回路系統(tǒng)及核主泵均會產(chǎn)生巨大的影響,輕則會對設(shè)備和系統(tǒng)造成不可逆轉(zhuǎn)的損壞,嚴(yán)重時(shí)會出現(xiàn)燃料棒偏離泡核沸騰（DNB）、堆芯燒毀、引發(fā)大面積核泄露,給人類和環(huán)境帶來毀滅性的災(zāi)難。因此,卡軸事故工況下核主泵的水動力及結(jié)構(gòu)動力特性研究具有重要的工程意義和學(xué)術(shù)價(jià)值。本文以AP1000核主泵為研究對象,采用理論分析、試驗(yàn)研究和雙向流固耦合計(jì)算相結(jié)合的方法對核主泵水動力及結(jié)構(gòu)動力特性進(jìn)行研究,重點(diǎn)總結(jié)分析了卡軸事故下核主泵四象限跨域過渡過程,探索了事故下核主泵瞬變流動與結(jié)構(gòu)間的耦合變化規(guī)律,為核主泵設(shè)計(jì)與制造提供參考。主要研究內(nèi)容如下:1.針對卡軸事故工況的特殊性,專門設(shè)計(jì)搭建了一套適用于卡軸事故瞬態(tài)試驗(yàn)測試系統(tǒng),以AP1000核主泵模型樣機(jī)為研究對象進(jìn)行卡軸事故工況下... 

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 核主泵事故工況的分類
    1.3 國內(nèi)外核主泵研究現(xiàn)狀
        1.3.1 核主泵事故工況研究
        1.3.2 泵瞬態(tài)特性研究
        1.3.3 流固耦合在核主泵中的研究應(yīng)用
    1.4 本課題研究的主要內(nèi)容
        1.4.1 課題來源
        1.4.2 主要研究內(nèi)容
第二章 流固耦合數(shù)值計(jì)算理論基礎(chǔ)
    2.1 計(jì)算流體力學(xué)基礎(chǔ)
        2.1.1 流體控制方程
        2.1.2 離散方法
        2.1.3 湍流模型
    2.2 結(jié)構(gòu)動力學(xué)控制方程
    2.3 流固耦合求解方法
        2.3.1 耦合界面邊界條件
        2.3.2 任意拉格朗日歐拉方法
        2.3.3 流固耦合求解策略
    2.4 本章小結(jié)
第三章 核主泵卡軸事故工況下瞬態(tài)特性試驗(yàn)研究
    3.1 試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)搭建
        3.1.1 試驗(yàn)?zāi)康?br>        3.1.2 試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    3.2 試驗(yàn)方案
    3.3 卡軸瞬態(tài)試驗(yàn)結(jié)果分析
        3.3.1 瞬態(tài)流量演化規(guī)律
        3.3.2 瞬態(tài)轉(zhuǎn)速演化規(guī)律
        3.3.3 瞬態(tài)扭矩演化規(guī)律
        3.3.4 瞬態(tài)揚(yáng)程曲線特性
        3.3.5 核主泵卡軸事故四象限瞬變過渡過程
        3.3.6 穩(wěn)態(tài)工況下核主泵壓力脈動分析
        3.3.7 卡軸事故工況下核主泵壓力脈動分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 穩(wěn)態(tài)工況下核主泵雙向流固耦合特性
    4.1 核主泵模型及相關(guān)設(shè)置
        4.1.1 核主泵模型技術(shù)背景
        4.1.2 核主泵固體域與流體域三維造型
        4.1.3 核主泵固體域與流體域網(wǎng)格劃分
        4.1.4 約束及邊界條件設(shè)置
    4.2 核主泵在有無預(yù)應(yīng)力下的模態(tài)分析
    4.3 流固耦合作用對核主泵水動力特性的影響
        4.3.1 試驗(yàn)結(jié)果對比
        4.3.2 流固耦合作用對外特性的影響
        4.3.3 流固耦合作用對內(nèi)流場的影響
    4.4 雙向流固耦合作用下葉輪轉(zhuǎn)子應(yīng)力變形分析
        4.4.1 葉輪轉(zhuǎn)子應(yīng)力總體分布
        4.4.2 雙向耦合作用下葉輪轉(zhuǎn)子變形總體分布
        4.4.3 葉片進(jìn)出口邊動應(yīng)力分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 卡軸事故下核主泵流固耦合瞬變水力特性
    5.1 卡軸瞬態(tài)事故工況下流固耦合計(jì)算模型的建立
        5.1.1 邊界條件數(shù)學(xué)模型
        5.1.2 流體域監(jiān)測點(diǎn)命名規(guī)則說明
    5.2 卡軸瞬態(tài)耦合結(jié)果與試驗(yàn)對比分析
    5.3 不同卡軸條件下卡軸事故瞬態(tài)模型
    5.4 核主泵卡軸事故過渡過程非穩(wěn)態(tài)揚(yáng)程瞬態(tài)效應(yīng)分析
    5.5 核主泵卡軸事故瞬態(tài)過渡過程瞬變流動分析
        5.5.1 泵內(nèi)瞬態(tài)湍動能及渦量分析
        5.5.2 泵內(nèi)瞬態(tài)壓力變化
    5.6 AP1000核主泵卡軸事故工況下內(nèi)流場能量過渡
    5.7 本章小結(jié)
第六章 卡軸事故下核主泵流固耦合瞬變結(jié)構(gòu)載荷特性
    6.1 核主泵卡軸事故過程葉輪瞬態(tài)徑向和軸向載荷
        6.1.1 卡軸事故過程葉輪瞬態(tài)徑向載荷分析
        6.1.2 卡軸程度對瞬態(tài)軸向載荷的影響
    6.2 卡軸事故下葉輪典型區(qū)應(yīng)力分布及隨時(shí)間演化規(guī)律
        6.2.1 葉片前蓋板出口外周交線動應(yīng)力分布
        6.2.2 葉片根部動應(yīng)力分布
        6.2.3 葉片進(jìn)出口邊動應(yīng)力分布與轉(zhuǎn)移
    6.3 卡軸事故過渡過程典型位置瞬態(tài)動應(yīng)力規(guī)律
    6.4 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 研究結(jié)果總結(jié)
    7.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及工作內(nèi)容
    一、論文成果
    二、部分授權(quán)及受理專利
    三、獲獎(jiǎng)情況
    四、參加科研項(xiàng)目


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]世界核電史三次嚴(yán)重事故的反思[J]. 鄭鈞正.  輻射防護(hù)通訊. 2016(03)
[4]預(yù)應(yīng)力下礦用搶險(xiǎn)排水泵轉(zhuǎn)子部件濕模態(tài)計(jì)算[J]. 曹衛(wèi)東,劉冰,張憶寧,劉光輝.  排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2016(06)
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博士論文
[1]離心泵瞬態(tài)水力激振流固耦合機(jī)理及流動非定常強(qiáng)度研究[D]. 裴吉.江蘇大學(xué) 2013
[2]斜流泵啟動過程瞬態(tài)非定常內(nèi)流特性及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 李偉.江蘇大學(xué) 2012

碩士論文
[1]小破口卡軸事故工況下AP1000核主泵水動力特性分析[D]. 劉永.江蘇大學(xué) 2017
[2]超低比轉(zhuǎn)速離心泵瞬態(tài)過程特性研究[D]. 邵昌.江蘇大學(xué) 2016
[3]基于RELAP5-HD的先進(jìn)壓水堆仿真研究[D]. 向小芹.哈爾濱工程大學(xué) 2014
[4]AP1000核主泵流固耦合數(shù)值分析及動靜葉匹配研究[D]. 張野.大連理工大學(xué) 2012
[5]核主泵過流部件水力設(shè)計(jì)與內(nèi)部流場數(shù)值模擬[D]. 秦杰.大連理工大學(xué) 2010
[6]核主泵地震譜響應(yīng)及轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速分析[D]. 周文霞.上海交通大學(xué) 2010
[7]高比轉(zhuǎn)速混流泵內(nèi)部流場數(shù)值模擬與性能預(yù)測[D]. 劉琦.江蘇大學(xué) 2006
[8]基于ALE方法求解流固耦合問題[D]. 王學(xué).國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006



本文編號：3710567