核主泵叶轮与导叶叶片数匹配规律的数值优化

为了阐明核主泵叶轮和导叶叶片数匹配特性对水力性能的影响。以缩比系数为0.5的模型泵为研究对象,基于核主泵几何参数,建立叶轮叶片数Z1和导叶叶片数Z2的多种匹配方案,通过数值方法预测多种匹配方案下核主泵设计工况下的水力性能。结果分析表明:只改变叶轮叶片数时,随着叶轮叶片数的增加,叶轮与泵扬程的增加趋势逐渐变缓;只改变导叶叶片数时,导叶叶片数的选取对核主泵效率影响的最大差值为8.48%。导叶和压水室内漩涡区和水力损失主要集中在以泵出口为起点沿叶轮旋转方向的半球形区域,且环形压水室的水力损失在总损失中所占比重最小为36.4%,表明环形压水室是核主泵水力损失最大的过流部件。根据多种叶片数匹配方案的结果分析,表明设计工况下核主泵叶轮与导叶叶片数的最佳匹配值为(Z_1=4,Z_2=9)、(Z_1=5,Z_2=12)、(Z_1=6,Z_2=11)和(Z_1=3,Z_2=7),即导叶叶片数在叶轮叶片数的2倍附近且两者互质时,泵的水力性能达到最佳值。研究结果为核主泵叶轮和导叶叶片数的选取提供了理论依据。     

核主泵轴承滑油唧油叶轮导叶性能优化

以某核主泵轴承为研究对象,针对华龙一号对其超设计基准工况运行要求,采用CFD和Stage(Mixing Plane)单叶片通道技术对叶轮导叶进行了仿真。通过对叶轮导叶流道进出口面积的设计及叶轮导叶面积比匹配优化,提高了叶轮导叶的水力效率,对核主泵轴承在超设计基准工况中的SBO和丧失冷却水运行的安全性予以提升,结果表明:优化后叶轮导叶性能较之前有明显提高;对于该类叶轮导叶的优化,需要同时对叶轮导叶进出口流道面积进行调整。研究成果可为相关核主泵轴承用叶轮导叶优化设计提供一定的技术参考。     

叶片厚度对混流式核主泵叶轮能量性能影响研究

基于三维不可压缩流体N-S方程和RNGκ-ε湍流模型,对混流式核主泵叶轮水力模型的能量性能进行了数值预测,研究了不同叶片厚度及其分布规律对混流叶轮模型水力性能的影响。通过分析叶轮叶片压力面、吸力面的静压分布,获得叶片表面的载荷分布及其变化规律。结果表明:随着叶轮叶片厚度减薄,最高效率值有所增大且高效点向大流量工况偏移;当叶片最厚处位置在靠近进口边约1/3处时,叶轮水力效率值最大;随着叶片最厚位置由进口向出口移动时,最高效率点向大流量工况偏移。     

冲压泵叶轮与导叶匹配关系的研究

冲压焊接泵在我国广泛应用于工业、农业、医疗以及生活等各个领域,其中叶轮与导叶之间的匹配关系是研究设计冲压泵的核心问题之一。通过数值模拟研究,分析多级冲压泵叶轮导叶间的匹配与泵性能效率之间的影响,结果表明冲压泵的叶轮出口边与轴向之间有夹角可以提高泵的效率,且夹角θ取值在30°～40°范围内时,泵的效率较高;导叶叶片数增加,导叶出口处圆周速度分量的峰值随之逐渐降低,在一定范围内,叶片数增加的越多降速增压效果越好。本研究为优化冲压泵结构、提高冲压泵效率及性能提供部分参考建议。     

混流式核主泵叶轮叶片厚度分布规律对能量性能的影响

采用数值计算方法,开展混流式核主泵叶轮叶片自前盖板至后盖板方向厚度分布规律对能量性能影响的研究。通过对5种具有不同厚度分布规律叶片的叶轮进行比较分析,探索最佳叶片厚度比值和其对叶片表面静压力分布规律的影响。结果表明:当叶片后盖板处厚度与前盖板处厚度比值L=1.5时,叶轮的水力效率达到最高,当L=1.25时叶片做功能力低,叶轮内能量损失大,水力效率较低;在小流量工况下,随着比值L的增加,相同流量下扬程和水力效率都随之升高;在大流量工况下,扬程和水力效率都随着L的增大而降低;叶轮流道内压能沿着前盖板至后盖板方向增大并且最大压能位置向中间移动。     

核主泵高温工况下叶轮结构力学分析

为了验证主泵叶轮在设计工况下的完整性,通过三维软件Pro/E对主泵叶轮进行三维造型,应用计算流体力学软件ANSYS—CFX和Workbench对主泵叶轮进行耦合计算,分析了在轴向力载荷、转矩载荷、离心力载荷、混合载荷以及125%1临ti界同步转速与1.252倍转矩M。载荷工况下叶轮的最大应力强度分布。分析了叶轮应力、应变的分布规律,揭示出转子部件由于变形过大以及强度不足而引发失效事故。计算结果表明,在反应堆一回路额定工况下,在轴向力+离心力载荷工况下,叶轮产生最大应力变形,叶轮叶片最大变形发生在叶片出口尖部,变形量约0.58 nll/l;最大应力位于叶轮体及叶轮外径之间的过渡区,叶片出口区域最大应力值为112.4 MPa。     

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。     

CAP1000核主泵闭式锻造叶轮加工技术

CAP1000屏蔽式核主泵作为泵行业的高端设备,是核电站一回路系统中唯一没有实现国产化的设备,其自主设计、制造及试验是中国推进核电自主化的重点和难点。本文对核电主泵的国内技术现状以及1000 MW核主泵的锻造叶轮加工技术进行了介绍。目前国内企业已完成了多项关键技术,如水力部件、隔热屏、换热器、全流量试验等的自主化,但核主泵叶轮采用锻件加工的技术并没有完整建立,有待进一步研究。     

核主泵叶轮数控加工轨迹与应力腐蚀关系研究

核主泵叶轮是核主泵中最为关键的部件之一,在工作中易发生应力腐蚀现象并产生裂纹而影响核主泵的安全性。介绍了以最易发生腐蚀开裂的核主泵叶轮根部为研究对象,采用典型的数控加工轨迹加工叶轮根部区域以及采用U型弯件试样进行应力腐蚀试验,探究了不同加工轨迹与应力腐蚀裂纹的影响规律,为核主泵叶轮数控加工轨迹规划的优化提供技术依据。     

混流式核主泵流场数值分析与试验研究

本文根据某核电站主冷却剂泵的水力优化设计,研究了在改变叶轮叶片进口安放角减小10°的条件下进行数值仿真分析。主要在参考泵叶轮基础上进行了叶片结构改进,并就新的叶片结构进行了数值分析,相应的性能参数值比要求值均有了一定的裕度。其中,数值效率和对应的扬程比参考泵叶轮分别提高了0.6%和22%。针对主泵水力部件模型,对改进设计后的水力部件按照相应的标准分别进行了水力模型的效率试验、空化试验以及压力脉动试验,同时按照试验结果换算出了目标主泵的水力性能。     

高压涡轮导叶传热数值计算与分析

以NASA C3X线性叶栅为研究对象,采用非耦合和耦合方法分析叶片表面外换热系数分布.结果表明:离前缘越远,外换热系数越容易受到壁温的影响,带转捩的k-ωSST湍流模型能很好地预测耦合换热.运用牛顿冷却定律对其进行修正和可行性分析,对比外换热系数分布,表明非线性方法简单有效.     

单流道泵叶轮水力径向力的数值计算

将叶片和蜗壳作为一个整体,采用边界元法对单流道泵内部三维非定常势流流动进行了数值模拟,计算了泵叶片表面压力,并在此基础上进一步计算了叶轮上所受的水力径向力及其变化趋势,对提高泵的运行稳定性具有指导意义。     

HD型石油化工流程泵叶轮内部流场数值计算

采用k-ε紊流模型以及由Patankar和Spalding提出的SIMPLE算法,对双吸式HD型石油化工流程泵首级叶轮内部流场进行数值模拟,给出了其压力和速度的分布规律,揭示了其内部流动的主要特征,为双吸式离心泵叶轮设计提供了重要理论依据,同时填补了CFD流场计算中尚无双吸式离心泵叶轮整体模拟的空白。     

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。     

AP1000核主泵叶轮典型质量问题及监造预防措施

简要介绍AP1000核主泵叶轮的制造工艺和难点,重点介绍叶轮在主泵性能试验后无损检测中对工件表观出现线性缺陷显示问题的处理过程,包括缺陷产生的原因分析、相关调查判断、修改方案以及制造过程中的经验教训和后续的质量监造预防措施,以期为主泵的后续调试、运行、维修以及国内同类型产品的制造厂提供参考借鉴。     

核主泵叶轮根部圆角大小对叶轮的振动、强度及刚度的影响

为了研究核主泵叶轮根部圆角大小对叶轮的振动、强度及刚度的影响,进而为离心泵的水力优化设计提供理论参考,应用有限元软件进行数值模拟,运用绘图软件CATIA对主泵叶轮进行建模,应用有限元分析软件ANSYS Workbench对核主泵叶轮进行自适应网格划分,并在运行工况载荷下对不同根部圆角大小的叶轮进行位移形变以及应力应变分析,结果表明,适当增大叶轮根部圆角,可以减小叶轮的振动,增大叶轮的强度和刚度,从而为离心泵的水力优化设计提供理论参考。     

核主泵国产化AP1000核主泵技术新步伐

国家核电技术有限公司与美国西屋联合体已正式签署第三代核电自主化依托项目合同，沈鼓集团承担起AP1000核主泵国产化重任。     

1000 MW核主泵水力计算与压力脉动分析

本文以1000 MW核电轴流式核主泵为研究对象,首先对稳态条件下核主泵全流道流场进行计算,通过与试验值进行对比,验证了CFD数值计算准确性和精度。同时为了掌握核主泵全流道压力脉动特性,以稳态计算结果为初始条件,对核主泵非稳态数值计算,在计算中轴流泵设置了15个压力脉动监测点。计算结果表明:泵壳进口区域压力脉动为规则正弦波,主要频率为叶频;叶轮和导叶相互作用影响,压力脉动变化较复杂,脉动频率成分较多且脉动幅值较大;泵壳出口区域总体脉动较弱。     

基于谐响应分析的水环境下核主泵叶轮动应力研究

准确计算核主泵叶轮在流体介质中的动应力对核主泵安全可靠运行具有十分重要的意义。本文开展了基于谐响应分析的叶轮动应力的研究,完成了叶轮模态分析、阻尼比分析,压力脉动分析以及动应力分析。得到了叶轮各阶模态频率、叶轮阻尼比以及压力荷载,并对比了缩尺模型实验与数值模拟水力性能,计算了叶轮动应力。结果表明,叶轮湿模态频率比干模态频率低;叶轮流体介质阻尼比比材料阻尼比大一个数量级,并且基本不随着振幅变化;缩尺模型试验与数值模拟水力性能最大误差为2.8%;叶片表面压力脉动主要表现为转频及其谐频振动;叶轮共振模态为1节径1模态,最大动应力为2.02MPa。本文通过分析叶轮模态、阻尼比、压力荷载以及动应力,提供了水环境下叶轮动应力分析方法。     

二回路主循环钠泵叶轮与导叶叶片数匹配规律对水力性能影响的数值研究

本文利用CFD软件针对二回路主循环钠泵叶轮与导叶叶片数匹配关系对水力性能的影响进行数值模拟的理论研究。以本公司水力库中水力模型的模型泵为研究对象,基于此泵的要求及几何参数,拟定了叶轮叶片数和导叶叶片数的多种匹配方案,选出了三种较好的匹配方案,通过数值方法计算出三种方案的水力性能,结果表明叶轮叶片与导叶叶片数以6比10匹配的水力性能最好,并用水力模型对此进行了试验验证。