【摘要】：核電是一種安全、清潔、高效的能源,得到了廣闊的應(yīng)運(yùn),核電技術(shù)也隨之不斷的進(jìn)步。核主泵用于驅(qū)動(dòng)冷卻劑在反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動(dòng),將核電站一級(jí)回路中產(chǎn)生的大量能量傳遞給二級(jí)回路,其性能表現(xiàn)和可靠運(yùn)行直接影響到核電站的發(fā)電能力和安全。因此,研究性能良好、運(yùn)行穩(wěn)定的核主泵水力模型對(duì)于核電站的高效、平穩(wěn)工作具有重要的意義。本文通過(guò)CFD數(shù)值模擬技術(shù)和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,分析研究了所設(shè)計(jì)的核主泵模型泵在定常和非定常條件下的內(nèi)部流動(dòng)特性,通過(guò)試驗(yàn)方法驗(yàn)證了所采用的數(shù)值模擬方法的準(zhǔn)確性�；诖�,進(jìn)一步研究了導(dǎo)葉和壓水室結(jié)構(gòu)的變動(dòng)對(duì)于核主泵性能的影響,為核主泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了重要的理論依據(jù)。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:(1)核主泵的內(nèi)部流動(dòng)特性及其壓力脈動(dòng)通過(guò)對(duì)自主設(shè)計(jì)的CAP1400核主泵模型進(jìn)行全工況流動(dòng)分析,并進(jìn)行試驗(yàn)參照對(duì)比,分析數(shù)值模擬方法對(duì)核主泵內(nèi)部流動(dòng)情況模擬和現(xiàn)實(shí)試驗(yàn)的符合程度。同時(shí)在穩(wěn)態(tài)模擬的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步對(duì)模擬泵非定常流動(dòng)內(nèi)部壓力脈動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè),分析造成壓力脈動(dòng)的原因。(2)導(dǎo)葉軸面幾何參數(shù)對(duì)核主泵性能的影響通過(guò)改變導(dǎo)葉出口寬度,參考離心泵葉輪軸面流道前后蓋板流線設(shè)計(jì)方法,重新設(shè)計(jì)導(dǎo)葉軸面流道形狀,并通過(guò)檢驗(yàn)過(guò)水?dāng)嗝婷娣e變化,保證導(dǎo)葉軸面流道過(guò)水?dāng)嗝婷娣e平緩光滑變化,保證新設(shè)計(jì)的流道流動(dòng)順暢,結(jié)構(gòu)合理。通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算,得到了如下結(jié)論:大流量工況下,導(dǎo)葉出口寬度較小的模型泵效率及揚(yáng)程相對(duì)會(huì)有較大的降低,在0.8Q_d、0.9Q_d下各對(duì)比方案揚(yáng)程最大差值分別為0.05m和0.33m,效率差距也較小。在1.1Q_d、1.2Q_d下的導(dǎo)葉出口寬度較小的模型與原始方案相比,揚(yáng)程降低1.19m和1.24m。效率降低6.86%和7.77%;隨著導(dǎo)葉出口寬度的增大,導(dǎo)葉內(nèi)流動(dòng)損失會(huì)有所增大,壓水室內(nèi)流動(dòng)損失會(huì)有所減小,整泵效能的變化是這兩者共同影響的結(jié)果。隨著導(dǎo)葉出口寬度的增大,壓水室內(nèi)流對(duì)導(dǎo)葉出口處流動(dòng)狀態(tài)的的干擾增強(qiáng),使導(dǎo)葉出口位置產(chǎn)生了回流和漩渦,這是大導(dǎo)葉出口寬度條件下,導(dǎo)葉內(nèi)損失增大的主要原因。(3)壓水室軸面面積變化對(duì)于核主泵性能的影響核主泵的壓水室是等截面的環(huán)形壓水室。這導(dǎo)致了壓水室內(nèi)的流動(dòng)是整個(gè)泵段最為紊亂的,其內(nèi)部充斥著大量各種尺度的漩渦。對(duì)截面面積不同的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行全流場(chǎng)水力計(jì)算,得到如下結(jié)論:在設(shè)計(jì)工況下,截面面積在一定范圍內(nèi)的變化對(duì)核主泵運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生的影響很小,3方案揚(yáng)程值效率基本相同,揚(yáng)程值依次為17.96m、17.92m、17.95m,效率值依次為85.14%、85.23%、85.31%。但偏離設(shè)計(jì)工況,壓水室截面面積變化會(huì)對(duì)核主泵的揚(yáng)程和效率產(chǎn)生較大的影響。適度增大截面面積,能夠提高核主泵的揚(yáng)程和效率,如在1.2Q_d流量條件下,較大截面面積的方案較原始方案,揚(yáng)程和效率分別提高了0.6m和2.15%。而且能夠優(yōu)化壓水室內(nèi)流結(jié)構(gòu),減小壓水室內(nèi)的壓力梯度,降低壓水室內(nèi)的流速,使壓水室內(nèi)壓力分布和速度分布更為均勻。而偏小的截面面積會(huì)使得壓水室內(nèi)的損失增大。
【圖文】：

電能供應(yīng)能力不斷增強(qiáng)，管理體制機(jī)制不斷完善作也日益密集，為我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)打好了能源基礎(chǔ)。2017 年容量超過(guò)了 17 億千瓦以上。1978 年到 2017 年這幾十年里，我長(zhǎng)速度創(chuàng)造了世界紀(jì)錄，年均增速達(dá)到 9.3%。隨著能源產(chǎn)業(yè)結(jié)風(fēng)能、太陽(yáng)能等清潔能源的開(kāi)發(fā)利用日益受到關(guān)注。自從改革主研發(fā)、制造的秦山核電站和合作建造的大亞灣核電站開(kāi)啟了局面。繼 1991 年秦山核電站和 1994 年大亞灣核電站建成投，截至 2017 年底核電裝機(jī)容量達(dá)到 3582 萬(wàn) KW錯(cuò)誤!未找到引用源。是否能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行一直被人們的高度質(zhì)疑和警惕著，放導(dǎo)致自然環(huán)境遭受破壞，對(duì)水源、土壤、空氣造成輻射性污染的概率大大增高。對(duì)于人類(lèi)而言，受核輻射影響會(huì)增大致癌幾身體畸形。2011 年日本福島核電站核泄漏事件造成的人員傷亡壞和之后長(zhǎng)期的社會(huì)問(wèn)題，引起了世界各國(guó)對(duì)于核安全問(wèn)題的展也進(jìn)入了冷凍期，對(duì)使用中的核電站也進(jìn)行了嚴(yán)格的安全檢

核主泵導(dǎo)葉與壓水室結(jié)構(gòu)對(duì)其性能的影響分析2012 年 5 月，國(guó)務(wù)院指出民用核設(shè)備安全和質(zhì)量是有保障的，我國(guó)的核電事業(yè)重新迎來(lái)了春天。憑借其遠(yuǎn)高于第二代核電站的安全性優(yōu)勢(shì)，目前正在建設(shè)的核電站基本都是第三代錯(cuò)誤!未找到引用源。。當(dāng)前三代核電技術(shù)主要包括：歐洲的 EPR（采用增加能動(dòng)安全系統(tǒng)保證安全），美國(guó)的 AP1000（大量采用非能動(dòng)的安全設(shè)置），我國(guó)的華龍一號(hào)（兼有 AP1000 及 EPR 的特點(diǎn)）。浙江三門(mén)核電站是國(guó)務(wù)院正式批準(zhǔn)實(shí)施的首個(gè)采用世界最先進(jìn)的第三代先進(jìn)壓水堆核電（AP1000）技術(shù)的依托項(xiàng)目，耗資 250 億，裝機(jī)總?cè)萘繉⑦_(dá)到 1200 萬(wàn) KW 以上，超過(guò)三峽電站總裝機(jī)容量。我國(guó)《核電中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（2011- 2020 年）》提出的到 2020 年核電在電力總裝機(jī)容量中要占到 4%的比例，目前還距離這一目前還存在著較大的距離。未來(lái)，核電基于安全，清潔，高效的優(yōu)勢(shì)必將得到更為廣闊的應(yīng)運(yùn)，核電技術(shù)也將得到進(jìn)一步的發(fā)展[4]。1.3 核主泵簡(jiǎn)介
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TM623

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本文編號(hào)：2632815