反應(yīng)堆冷卻劑泵多相流及流固耦合振動(dòng)特性研究.pdf

1、反應(yīng)堆冷卻劑泵(以下簡(jiǎn)稱主泵)被喻為反應(yīng)堆的心臟，屬于核I級(jí)安全泵，它直接關(guān)系著整個(gè)反應(yīng)堆的運(yùn)行狀況和安全性能。在進(jìn)行主泵的設(shè)計(jì)時(shí)，必須全面考慮各種工況，并選擇適當(dāng)?shù)哪Ｐ瓦M(jìn)行水力、振動(dòng)及多相流特性分析，保證其具有很高的安全性和較好的經(jīng)濟(jì)性。因此，利用先進(jìn)的研究手段對(duì)主泵內(nèi)部流場(chǎng)和結(jié)構(gòu)應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行分析，對(duì)準(zhǔn)確揭示其相關(guān)規(guī)律、保障其安全運(yùn)行都具有重要的意義。
　　 本文從第三代反應(yīng)堆主要堆型--壓水堆的發(fā)展現(xiàn)狀和特點(diǎn)出發(fā)，針對(duì)主泵的安

2、全性和經(jīng)濟(jì)性問題，運(yùn)用計(jì)算流體力學(xué)技術(shù)，并結(jié)合流固耦合技術(shù)對(duì)其振動(dòng)和多相流特性展開了較為廣泛的研究。本文的主要工作及研究成果包括：
　　 1.總結(jié)了主泵的發(fā)展過程和研究現(xiàn)狀，并進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，確定了基本研究路線。闡述了軸流式主泵的基本設(shè)計(jì)理論，分別應(yīng)用升力法和流線法設(shè)計(jì)了主泵的葉輪和導(dǎo)葉；
　　 2.分別應(yīng)用Pro/E和ANASYS Workbench軟件，對(duì)主泵實(shí)體和流道進(jìn)行了三維實(shí)體建模及網(wǎng)格劃分，并對(duì)流場(chǎng)、結(jié)構(gòu)應(yīng)力場(chǎng)

3、耦合(流固耦合)計(jì)算的控制方程、離散求解方法、多相流模擬理論和網(wǎng)格劃分技術(shù)等進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述；
　　 3.從主泵的安全和經(jīng)濟(jì)性能出發(fā)，利用Navier-Stokes方程和標(biāo)準(zhǔn)κ-ε流模型對(duì)其內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，根據(jù)模擬結(jié)果對(duì)整體效率和壓力脈動(dòng)進(jìn)行了深入分析，并通過對(duì)比分析提出了優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，保證了水力部件對(duì)整個(gè)泵段壓力脈動(dòng)的影響較弱，對(duì)主泵機(jī)組振動(dòng)的貢獻(xiàn)較小，且具有較好的經(jīng)濟(jì)性；
　　 4.對(duì)高溫高壓工作環(huán)境下的主泵葉

4、片所承受的各種應(yīng)力進(jìn)行了理論分析，并利用流固耦合技術(shù)，通過求解耦合方程，對(duì)穩(wěn)定工況下的葉片應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算和分析。強(qiáng)度校核結(jié)果表明：本文主泵滿足美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)的強(qiáng)度要求。為改進(jìn)葉片翼型設(shè)計(jì)、保障主泵水力性能和強(qiáng)度要求提供了有效依據(jù)；
　　 5.根據(jù)流場(chǎng)壓力脈動(dòng)特性，對(duì)葉片的振動(dòng)問題進(jìn)行了深入的理論分析，通過反復(fù)利用流固耦合技術(shù)，仿真了主泵的模態(tài)特性，得到其自振頻率和振型，用以保證主泵避免共振；
　　 6.針對(duì)反應(yīng)堆冷卻劑