發(fā)布時間：2018-06-26 09:53

  本文選題：高溫高壓離心泵 + 數(shù)值模擬��； 參考：《清華大學》2011年碩士論文

【摘要】：在核電站中，蒸汽發(fā)生器的主要功能是將核島反應堆產(chǎn)生的熱量轉換為常規(guī)島汽輪機所需的蒸汽熱量，蒸汽發(fā)生器通過主給水泵進行給水，主給水泵運行工況為高溫高壓，目前對高溫高壓泵內(nèi)部的流場分析較少，因此對高溫高壓泵進行內(nèi)部流動特性研究有其必要的意義。 本文以高溫高壓離心泵為研究對象，建立了離心泵從進口到出口的全流道三維幾何模型，對形狀規(guī)則的離心泵進口管區(qū)域采用六面體結構化網(wǎng)格，其余流體區(qū)域如葉輪、導葉、泵殼等，采用網(wǎng)格適應性較強的非結構化網(wǎng)格進行劃分，動靜面的流動信息交換通過應用快速滑移網(wǎng)格技術來完成。通過湍流模型的數(shù)值模擬結果與實驗數(shù)值的比較，本文選擇RNGk-ε湍流模型對離心泵進行定常與非定常三維全流道湍流數(shù)值計算，分析高溫高壓離心泵內(nèi)部流動特性。 在進行定常湍流計算時，分析平衡孔對離心泵的性能的影響，研究其降低軸向水推力的機理。在高溫高壓的條件下，模擬動葉輪與靜止導葉之間的仿生蜂巢形密封環(huán)內(nèi)的流體流動機理。在完成離心泵三維非定常湍流計算的基礎上，本文分析了設計工況及偏流量工況下，主要壓力脈動的產(chǎn)生機理、壓力脈動的傳播規(guī)律、脈動源的位置及壓力脈動的振幅特性。通過對高溫高壓離心泵泵殼上布置測點來分析壓力脈動的幅值對泵殼安全性的影響，結果表明位于泵殼壁面上測點的壓力脈動的幅值很小，，從而判斷對泵殼的安全性能的影響不大。 由于高溫高壓離心泵的泵殼設計成類似球形結構，其水力損失較大，本文對泵殼內(nèi)的水力損失及流動狀態(tài)做具體的分析，發(fā)現(xiàn)泵殼內(nèi)的流體流動狀態(tài)非常紊亂，并且含有大量的旋渦，從導葉流出的流體很大一部分在泵殼內(nèi)經(jīng)多次回流才能流出，并且在靠近出水管類似隔舌處，出現(xiàn)很大一塊在駐點區(qū)域，同樣造成了較大的沖擊損失。
[Abstract]:In nuclear power plant, the main function of steam generator is to convert the heat produced by nuclear island reactor into the steam heat required by conventional island steam turbine. The steam generator feeds water through the main feed pump, and the main feed pump operates under high temperature and high pressure. At present, the flow field analysis of high temperature and high pressure pump is less, so it is necessary to study the internal flow characteristics of high temperature high pressure pump. Taking the high temperature and high pressure centrifugal pump as the research object, the three-dimensional geometry model of the whole flow channel of the centrifugal pump from the inlet to the outlet is established. The hexahedron structured grid is used for the inlet tube of the centrifugal pump with regular shape, and the other fluid regions such as impeller and guide vane are used. The pump shell is divided into unstructured meshes with strong mesh adaptability. The flow information exchange of dynamic and static surfaces is accomplished by using rapid sliding mesh technology. By comparing the numerical simulation results of the turbulent model with the experimental data, RNGk- 蔚 turbulence model is selected to calculate the steady and unsteady three-dimensional turbulent flow of the centrifugal pump, and the internal flow characteristics of the high temperature and high pressure centrifugal pump are analyzed. In the calculation of steady turbulent flow, the influence of balance hole on the performance of centrifugal pump is analyzed, and the mechanism of reducing axial water thrust is studied. Under the condition of high temperature and high pressure, the fluid flow mechanism in the bionic honeycomb seal ring between the moving impeller and the stationary guide vane is simulated. On the basis of the three-dimensional unsteady turbulent flow calculation of centrifugal pump, the mechanism of the main pressure pulsation, the propagation law of the pressure pulsation, the position of the pulsating source and the amplitude characteristics of the pressure pulsation under the design condition and the partial flow condition are analyzed in this paper. The influence of the amplitude of pressure pulsation on the safety of pump shell is analyzed by placing measuring points on the shell of high temperature and high pressure centrifugal pump. The results show that the amplitude of pressure pulsation at the measuring point on the wall of pump shell is very small. As a result, the influence on the safety performance of pump case is not obvious. Because the pump case of high temperature and high pressure centrifugal pump is designed as a spherical structure, its hydraulic loss is large. This paper makes a concrete analysis of the hydraulic loss and flow state in the pump shell, and finds that the fluid flow state in the pump shell is very disordered. And there are a large number of vortex, a large part of the fluid flowing out from the guide vane can flow out after several reflux in the pump shell, and near the outlet pipe similar to the tongue, there is a large area in the stationary point, which also caused a large impact loss.
【學位授予單位】：清華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TH311

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本文編號：2069984