球形压水室扩散管位置对核主泵性能的影响

根据AP1000核主泵设计参数,利用泵一维设计理论,设计了核主泵的叶轮,导叶和球形泵壳。应用Pro-e软件进行了三维造型及装配;利用CFD软件Fluent进行了数值模拟运算。分析了压水室扩散管位置对核主泵性能的影响,得到了核主泵内的总压分布;静压分布;速度矢量分布和流线图。数值模拟结果清楚的反映了核主泵内部流场的特点。     

小型堆核主泵水力优化设计及试验研究

以更安全、更高效、更经济为主要特征的新一代核能技术及其多元化应用,成为全球核能科技创新的主要方向。小型反应堆因其安全、经济、可移动等优点而具有广阔的应用前景,小型核主泵的研究也受到了诸多学者的关注。对小型堆核主泵的水力开发进行研究,采用CFD数值模拟和试验验证相结合的方法,对小型堆核主泵进行水力优化设计。首先基于设计输入参数确定关键水力部件基本结构参数,对小型堆核主泵的叶轮和导叶进行初始模型的建模,采用三维软件对进口吸入段、叶轮、导叶及泵壳进行建模;其次利用6因素3水平的L18(63)正交表对小型堆核主泵水力进行正交优化设计,将不同因素与水平合理分为18组试验方案,并对18组模拟结果进行极差分析,选取最佳参数组合;最后与优化前模型的外特性和汽蚀特性进行对比,并对优化后的模型进行了内部流动分析。优化模型进行实体制造并通过试验验证,一方面证实了正交优化设计方法是可行的,另一方面优化后的小型堆主泵模型具备了较优的性能,促进了小型堆核电技术发展。     

1000MW轴流式核主泵试验分析与数值模拟

对1000 MW轴流式核主泵5个不同温度下相同流量点工况进行数值模拟计算,并与试验值进行对比,计算结果与试验结果吻合较好,验证了CFD数值计算的准确性和精度。在核主泵试验过程中,发现核主泵扬程随着温度升高逐渐升高,研究了泵的外特性扬程变化,并分析了泵内部流动和各部分能量损失变化情况,表明泵扬程变化主要是由于水力损耗变化导致的。     

微型无阀泵流动特征仿真与试验研究

介绍了微型无阀泵的结构及基本原理,应用 CFD（Computational fluid dynamics）技术对典型驱动频率下的流场流态进行了动态仿真。在不同结构参数、控制频率、振动幅值及驱动膜刚度等多种条件下,对无阀泵性能进行了试验研究。讨论了结构参数、驱动条件等因素对无阀泵流动特性的影响,分析了无阀泵管道周期、振动频率、驱动膜刚度等因素与流动参数之间的关系,在此基础上提出了微型无阀泵设计与控制的改进方案。     

基于灰色预测理论和最优置信限法的核主泵机械密封可靠性分析北大核心CSCD

为了解决无失效数据情形下核主泵机械密封的可靠度评估问题,分析了大亚湾核主泵机械密封的运行数据,确定了其可靠度分布;利用MATLAB求取了定时截尾时间,建立了结合灰色预测理论和最优置信限法的可靠度分析模型;预测了无失效数据下核主泵机械密封的可靠度。研究表明:所建模型可以有效评估核主泵机械密封的可靠度,且在同等的置信水平下,形状参数范围已知时计算出的可靠度与真实值之间的相对误差较形状参数未知时降低10%。研究成果对无失效数据下核主泵机械密封的可靠性分析具有指导意义。     

环形压水室截面面积对核主泵性能的影响

为了研究环形压水室结构对于核主泵水力性能的影响,在保证其他过流部件几何参数不变的前提条件下,以某型核主泵模型为研究对象,设计3种不同截面面积环形压水室的核主泵模型,并基于RNG k-ε湍流模型和滑移网格模型,对以上3种缩比模型内部流动进行全三维数值模拟,通过试验证实了数值计算数据与试验数据的吻合性与该数值模拟方法的可靠性。结果表明:在设计工况下运行,压水室截面面积变化对核主泵性能影响不大;偏离设计工况,适当增大压水室截面面积能够提高核主泵的扬程、效率和静压能占比,并改善压水室内部流动特征;而偏小的压水室截面面积会使其内部流动损失增大。在实际泵产品的设计和研究过程中,结构尺寸允许的条件下适当增大压水室截面面积有利于提高核主泵的整体性能。     

基于SolidWorks平台的凸轮泵转子型线设计软件开发北大核心CSCD

为了提高凸轮泵转子的设计效率和精度,对凸轮泵转子的型线参数进行了理论分析,建立了各参数之间的参数化方程,在此基础上,基于SolidWorks平台,采用C#编程语言,在Visual Studio 2017环境下开发了凸轮泵转子型线参数化设计软件。该软件主界面集输入、计算、输出按钮于一体,输入具体工况参数即可进行转子参数计算和设计,软件还提供多叶、直叶、螺旋等转子类型的选择,缩短了计算周期,提高了设计效率。通过数值模拟计算和试验验证,对比了不同压差及不同转速下的流量曲线,软件的设计结果与数值计算和试验结果误差分别在5%和3.0%以内,验证了该软件的设计结果精确度。该研究实现了凸轮泵的快速设计,对同类产品的二次开发具有一定的借鉴意义。     

基于SolidWorks平台的凸轮泵转子型线设计软件开发

为了提高凸轮泵转子的设计效率和精度,对凸轮泵转子的型线参数进行了理论分析,建立了各参数之间的参数化方程,在此基础上,基于SolidWorks平台,采用C#编程语言,在Visual Studio 2017环境下开发了凸轮泵转子型线参数化设计软件。该软件主界面集输入、计算、输出按钮于一体,输入具体工况参数即可进行转子参数计算和设计,软件还提供多叶、直叶、螺旋等转子类型的选择,缩短了计算周期,提高了设计效率。通过数值模拟计算和试验验证,对比了不同压差及不同转速下的流量曲线,软件的设计结果与数值计算和试验结果误差分别在5%和3.0%以内,验证了该软件的设计结果精确度。该研究实现了凸轮泵的快速设计,对同类产品的二次开发具有一定的借鉴意义。     

基于CFD仿真的核主泵流动特性研究

为研究核主泵水力部件的流动特性,基于N-S方程及k-ωSST湍流模型,对核主泵水力部件多个流量点进行三维流动数值计算,研究了核主泵内不同流量工况下的流动特征,并对额定工况下的性能数据与试验数据进行了对比。结果表明,基于CFD分析的方法可有效预测核主泵的水力性能,获取内部流动细节。在额定设计工况下,核主泵流态均匀稳定,水力性能优良。通过与非设计流量工况的对比,较全面地分析了该核主泵流动特性,为解决核主泵水力部件设计和优化提供了有益的参考。     

基于CFD仿真的CAP1400核主泵流动特性研究

为研究CAP1400核主泵水力部件的流动特性,基于N-S方程及k-ωSST湍流模型,对核主泵水力部件多个流量点进行三维流动数值计算,研究了核主泵内不同流量工况下的流动特征,并对计算的额定工况下的性能与试验进行了对比。结果表明,基于CFD分析的方法可有效预测CAP1400核主泵水力性能,获取内部流动细节。在额定设计工况下,核主泵流态均匀稳定,水力性能优良。通过与非设计流量工况对比,较全面比较了该核主泵流动特性,对支撑核主泵水力部件设计和优化提供有益的参考。     

小破口失水工况下屏蔽泵轴系动力学分析

以屏蔽式核主泵的主要设计参数为依据,在对屏蔽式核主泵合理简化的基础上进行水力设计与三维模型建立。采用计算流体力学软件(CFX)对正常工况下、进口段小破口失水工况下和出口段小破口失水工况下的屏蔽式核主泵流场进行数值分析,计算叶轮受力与变形。将叶轮受力作为屏蔽式核主泵谐响应分析的输入载荷,分析屏蔽式核主泵轴系的振动情况。计算结果表明:由于进口段破口导致冷却剂流失,叶轮受力、核主泵轴系振幅大幅减小;出口段破口导致核主泵流量短时间内增加,致使叶轮受力略有增加,核主泵轴系振幅最大值仅有小幅增大。     

螺线形流管无阀压电泵的试验研究

流体在螺线形流管中流动时受到的哥氏力,能够增强流体的传质效果,实现输送流体的功能。研究表明进出流管一侧为斜线另一侧为螺旋线的单螺线形流管无阀泵具有泵功能,而进出流管形状为异向螺线时相较于单螺线形流管哪种泵输出性能更优,以及进出流管形状为同向螺线形时是否具有"泵"功能,或者其输出是否低于异向螺线形流管无阀泵,却没有相关研究。为了更好地发挥螺线形流管在无阀压电泵中的优势,拓展该种类无阀泵的应用场合,需要进一步探讨螺线形流管的布局方式对泵输出性能的影响。分析流体在螺线形流管内部的流动情况,推导顺、逆时针流动时的速度差公式,认为螺线形流管无阀泵流量是由进、出水流管的流阻差造成的。利用3D打印技术,设计制作同向螺线、异向螺线以及单螺线形流管三种不同流管布局的无阀压电泵,测量不同频率下三种泵的流量。发现相同电压下,单螺线形流管无阀泵的流量最大,且其最佳工作频率也最大;同向螺线形流管无阀泵也有泵输出,但是输出量很小;当螺线形流管无阀泵的驱动功率较小,其驱动力不足以抵抗流管沿程的流阻损失时,反而体现不出其螺线形流管的优势。     

核主泵设计计算工具验证

在设计新结构核主泵时,需要对设计计算工具进行验证,对湿绕组核主泵内部高压冷却回路采用CFD模拟预估其流量与模型泵实测数据进行对比,吻合度好,完成了设计工具验证,同时获取了回路内的流动细节。设计工具和计算方法可以用于设计全尺寸核主泵的设计。     

基于CFD技术管道气体流场计算与分析

基于CFD技术,运用CFD软件结合气体运动基本理论,以电子束焊接真空系统中管道设计为例,对中真空条件下气体在管道内的流动状态、速度、压力分布进行2D有限元数值模拟仿真和可视化研究,为真空系统管道参数确定和结构优化设计提供了有参考价值的数据。提出在真空系统设计选择前级泵时,为保证获得较大的抽速,达到高效与经济的效果,优先考虑主泵排气口直径与前级泵相匹配,再校核前级泵最大反压力和最大排气量,可以极大提高设计效率。     

浅谈核主泵的国产化

压水堆核电站一回路冷却剂循环泵(以下简称核主泵)是核电站的关键设备,核主泵对整个核电站的安全起着至关重要的作用。随着核电事业的发展,我国已掌握了多数关键核电主设备的制造能力,唯独核主泵在我国现已投产的核电机组中仍然主要依靠从国外引进。核主泵的国产化是几代核电人追求的梦想,实现核主泵的国产化将极大地促进我国核电的飞跃发展。本文通过对当今世界核主泵各种流派的技术特点对比分析,梳理出主要核电大国发展核电主泵的历程,提出培育我国核电主泵自主设计、自主制造能力的建议,认为只要认真、扎实推进核主泵自主研发的各项工作,核主泵的国产化目标一定能够实现。     

CFD数值模拟在核级泵设计中的应用

根据二代改进型核电厂技术规格书的要求,设备冷却水泵、乏燃料水池冷却泵、硼酸泵及重要厂用水泵等典型核3级离心泵的水力性能需要同时满足多个工况点的要求。以设备冷却水泵为例,利用CFD软件对泵内部流场进行了模拟,根据计算结果预测泵的性能,并与样机试验结果进行了比对分析。结果表明数值模拟手段可以为核级泵多工况设计提供有价值的参考依据。     

对转轴流泵的设计与数值分析

对转轴流泵是由2个叶轮串联在一起,以相反的方向绕同一轴心旋转的轴流泵.与常规前、后导叶式轴流泵相比,在同样设计参数条件下,对转式轴流泵具有相对体积小、运转速度低、抗空化性能好和推重比高等特点.为探究对转轴流泵的设计理论和方法,设计了一对转轴流泵的前、后置叶轮,应用Matlab软件实现参数化设计,搭建了自动分析优化平台,...     

核主泵用机械密封摩擦学性能研究进展

核主泵是核电厂的核心元件,核主泵机械密封在其中起到防止介质泄漏的作用。当前,我国核主泵密封装置相关技术和产品受到国外垄断限制,核主泵摩擦副在运行状态下泄漏严重破坏核电系统的稳定运行和长周期服役,其摩擦学性能直接影响核主泵的运行性能。对于动压式核主泵机械密封,若没有处于完全液膜润滑状态,密封装置会出现异常磨损和泄漏率增大导致核主泵故障。针对核主泵摩擦副的液膜特性,从数学模型计算和软件仿真两方面分析。对温度场、速度场和应力场等进行分析,总结了密封环及副密封材料、端面热变形对摩擦学性能的影响,概述了端面形状的动压润滑机理及波度面、槽型结构和加工方法等因素对摩擦磨损的影响,为核主泵密封性能的提高和可靠运行提供理论基础。     

高温减压塔底泵水力性能设计探讨

高温减压塔底泵是炼油装置中的基础设备,该泵具有较高的汽蚀性能。本文以500万吨/年炼油装置用高温减压塔底泵为研究对象。采用速度系数法对首级叶轮进行设计,应用CFD软件对水力模型进行流场分析、性能预测,并对关键水力尺寸进行正交试验研究,最后通过样机试验实测数据的对比分析,探讨具有较高汽蚀性能和较高效率泵的设计模式。     

CFD技术在泵上的应用进展

水力性能是泵最重要的质量指标。泵水力性能的提高目前离不开CFD的支持。应用无粘性CFD技术基本能够有效地预测泵的扬程等外特性,用湍流模型为标准蠡噌模型的商用CFD软件预测泵的扬程的误差在±2．5％以内。应用CFD技术对泵内的口环泄漏、圆盘摩擦以及轮缘泄漏等损失的计算则还需要更进一步的改进。另外,CFD技术还能够预测泵汽蚀状态下的空泡长度,从而可以为预测泵的设计寿命提供支持。与泵的不稳定特性相关的内部流动结构和流态是影响泵外特性的本质因素,对这些不稳定特性的研究需要更成熟的CFD技术。