核主泵混流式模型泵流固熱耦合仿真分析.pdf

1、核能作為緩和世界能源危機的一種經(jīng)濟有效的措施，在當今世界電力領域扮演著重要的角色，在資源的可利用性和經(jīng)濟性上有獨特的優(yōu)勢，但在意外事故上又有其高危險性，因此有必要對核能發(fā)電這把“雙刃劍”進行深入研究。核主泵作為核島內唯一的回轉部件，它屬于核電站一級設備，核主泵的長時間安全運行在整個核電站的運行過程中占有舉足輕重的地位。
　　 本文從某核電站核主泵的性能參數(shù)出發(fā)，設計了核主泵的模型泵，針對核主泵實際運行工況特點，運用計算流體力學技

2、術，對其內部流場進行分析，并結合目前比較先進的流固熱耦合技術對核主泵葉輪進行深入研究，同時對葉輪的振動特性進行分析。本文的主要工作及研究成果如下：
　　 1、總結核主泵的結構特點和研究現(xiàn)狀，闡述核主泵研究的發(fā)展趨勢，確定采用CFD技術和流固熱耦合技術對其研究的基本方法；
　　 2、闡述核主泵模型泵的水力設計方法，根據(jù)設計參數(shù)，運用Pro/E軟件對模型泵進行了三維實體造型；使用網(wǎng)格劃分軟件ICEM對模型泵進行結構化網(wǎng)格劃分

3、，提高了網(wǎng)格質量，加快了計算速度；
　　 3、采用CFX軟件對不同流量工況下介質的壓力分布、速度分布和溫度分布進行數(shù)值模擬，并對模擬結果進行分析和性能預測曲線，結果顯示核主泵模型泵的性能曲線較平緩、無駝峰且具有較寬的高效區(qū)，符合運行要求；
　　 4、通過比較流固耦合的求解方法，本文采用弱耦合分區(qū)法，在軟件ANSYSWorkbench+CFX上實現(xiàn)對模型泵的不同運行工況流固熱耦合數(shù)值計算，分別得到了核主泵模型泵在流固熱耦合

4、作用下整場、葉輪和導葉的壓力、速度和溫度的分布情況；與定常狀態(tài)下流場分析做對比，得到葉片的變形影響著流場和溫度場分布，說明進行流固熱耦合分析的必要性；結合流場的非定常特性對模型泵的各個截面進行壓力脈動特性分析，發(fā)現(xiàn)泵的脈動頻率主要受葉片通過頻率的影響，在葉輪進口、葉輪流道中和葉輪出口表現(xiàn)較強，而在導葉流道和球殼流道段影響逐漸減弱。
　　 5、將流固熱耦合的結果作為預應力對模型泵進行模態(tài)分析，并與空氣中的模態(tài)分析做對比，發(fā)現(xiàn)兩種模