【摘要】：核能在工業(yè)生產(chǎn)生活中的地位日益突出,核主泵對反應(yīng)堆安全、高效運轉(zhuǎn)起到至關(guān)重要的作用。為了提高核主泵水力性能,為核主泵改進設(shè)計提供有效參考依據(jù),本文以一臺比轉(zhuǎn)速為157.8的離心式核主泵為研究對象,主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:1.葉輪和導(dǎo)葉間面積比對核主泵性能的影響研究。核主泵各過流部件及其參數(shù)相互之間協(xié)同關(guān)系復(fù)雜,所以首先基于面積比原理,推導(dǎo)得到導(dǎo)葉進口參數(shù)與葉輪出口參數(shù)間的耦合關(guān)系,利用面積比統(tǒng)一葉輪出口和導(dǎo)葉進口的眾多結(jié)構(gòu)參數(shù),分析這一無量綱參數(shù)對核主泵性能的影響規(guī)律。保持葉輪結(jié)構(gòu)不變,通過調(diào)節(jié)導(dǎo)葉進口參數(shù)控制面積比的大小,根據(jù)面積比公式選取的控制因素為導(dǎo)葉進口寬度、導(dǎo)葉進口安放角和導(dǎo)葉葉片數(shù)。結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果與工程經(jīng)驗為因素選取了適當(dāng)水平值。通過數(shù)值模擬,利用正交試驗方法得到額定工況下最佳面積比值和核主泵揚程、效率隨面積比的變化曲線。在變化曲線上選取了三個有代表性的特征值,在不同工況下研究了面積比大小對核主泵性能的影響機制。研究過程中發(fā)現(xiàn),面積比ξ=0.645時核主泵整體性能最好;流量從0.8Qd向1.2Qd的增大過程中,核主泵內(nèi)能量損失增加,主要集中在導(dǎo)葉喉部位置;ξ=0.797時葉輪的做功能力和導(dǎo)葉的靜壓恢復(fù)能力最好,ξ=0.645時導(dǎo)葉損失最小,對流動控制作用強,但1.2Qd流量下壓力回收能力較差;僅依靠提高某一水力部件的性能來改善核主泵的整體性能是不夠的,改善各過流部件間協(xié)同關(guān)系更重要。2.導(dǎo)葉擴散度對核主泵性能的影響研究。在最優(yōu)面積比的基礎(chǔ)上還需要對導(dǎo)葉出口參數(shù)匹配進行優(yōu)化,以全面改善導(dǎo)葉水力性能。因此定義了導(dǎo)葉擴散度計算公式,利用擴散度這一無量綱參數(shù)表征導(dǎo)葉出口結(jié)構(gòu)參數(shù)間的協(xié)同關(guān)系,分析其對核主泵性能的影響機制。通過改變導(dǎo)葉出口參數(shù)調(diào)節(jié)導(dǎo)葉擴散度的大小,根據(jù)擴散度計算公式選擇導(dǎo)葉出口寬度、導(dǎo)葉出口安放角和導(dǎo)葉葉片出口厚度作為控制因素,結(jié)合數(shù)值模擬的分析結(jié)果選取了因素水平值,利用正交試驗方法,以數(shù)值模擬代替實驗得到額定工況下最佳導(dǎo)葉擴散度和泵揚程、效率隨擴散度的變化曲線。選取了三個有代表性的擴散度值,在不同流量工況下分析擴散度對核主泵性能的影響機制。研究發(fā)現(xiàn),擴散度KD=0.025時核主泵整體性能最好;流量從0.8Qd向1.2Qd的增大過程中,導(dǎo)葉損失和導(dǎo)葉壓力恢復(fù)系數(shù)增大,導(dǎo)葉內(nèi)壓力和速度曲線不均勻性增強;KD=0時導(dǎo)葉對流動控制作用強,壓力恢復(fù)系數(shù)大,同時喉部擴散嚴重增大了湍流脈動強度,KD=0.045時導(dǎo)葉損失和壓力恢復(fù)系數(shù)都較小;導(dǎo)葉喉部型線對導(dǎo)葉性能有重要影響,主要起導(dǎo)流作用,擴壓作用太強反而不利于改善導(dǎo)葉性能,導(dǎo)葉喉部型線設(shè)計時應(yīng)以盡量減小動能損失為主。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TL353.12

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本文編號：2734700