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非对称压水室对CAP1400主泵性能影响的分析研究

闫勇岐 鲁业明 刘昊然 王晓放 张志刚 沙龙

闫勇岐, 鲁业明, 刘昊然, 王晓放, 张志刚, 沙龙. 非对称压水室对CAP1400主泵性能影响的分析研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(4): 18-24. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.04.0018
引用本文: 闫勇岐, 鲁业明, 刘昊然, 王晓放, 张志刚, 沙龙. 非对称压水室对CAP1400主泵性能影响的分析研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(4): 18-24. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.04.0018
Yan Yongqi, Lu Yeming, Liu Haoran, Wang Xiaofang, Zhang Zhigang, Sha Long. Analysis and Research on the Influence of Asymmetric Pumping Chamber on the Performance of CAP1400 Nuclear Coolant Pump[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(4): 18-24. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.04.0018
Citation: Yan Yongqi, Lu Yeming, Liu Haoran, Wang Xiaofang, Zhang Zhigang, Sha Long. Analysis and Research on the Influence of Asymmetric Pumping Chamber on the Performance of CAP1400 Nuclear Coolant Pump[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(4): 18-24. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.04.0018

非对称压水室对CAP1400主泵性能影响的分析研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2022.04.0018
基金项目: 国家自然科学基金(52005073);中央高校基本科研业务费(DUT22RC(3)041);中国博士后科学基金(2021T140084,2021M690510);教育部重点实验室基金(LTDL 2021-001)
详细信息
    作者简介:

    闫勇岐(1996—),男,硕士研究生,现主要从事主泵提性研究,E-mail: yongqi_yan_turbine@163.com

    通讯作者:

    鲁业明,E-mail:luyeming@dlut.edu.cn

  • 中图分类号: TL353

Analysis and Research on the Influence of Asymmetric Pumping Chamber on the Performance of CAP1400 Nuclear Coolant Pump

  • 摘要: 压水室作为主泵的边界,不仅承担着压力而且还是周向流出的导叶与单向流动的管路之间的唯一桥梁。为探究压水室对整机性能的影响,以CAP1400的1:2.5缩比模型为目标,提出了一种关于主泵非对称压水室的设计方法,并设计出4种不同几何尺寸的非对称模型。借助计算流体动力学(CFD)数值方法,得到含有口环间隙的核主泵全三维模型的内部流场、外特性及瞬态载荷信息。通过对比分析获得结论:4种非对称压水室模型将上盖板处径向载荷减小60%以上,使叶轮及总径向载荷的主频幅值减小13%以上;在保证径向载荷有明显改善的同时,还能有效提升泵体效率和扬程,前者改善更为明显,提升范围为0.57%~0.83%。

     

  • 图  1  核主泵全三维水力模型

    Figure  1.  Full 3D Hydraulic Model of Nuclear Coolant Pump

    图  2  核主泵模型中间截面图

    Figure  2.  Middle Section of Nuclear Coolant Pump Model

    图  3  核主泵各部件网格划分图

    Figure  3.  Meshing of Each Component of Nuclear Coolant Pump      

    图  4  网格无关性分析

    Figure  4.  Mesh Independence Analysis

    图  5  数值计算与实验结果的对比验证

    Figure  5.  Comparison and Verification between Numerical Calculation and Experimental Results

    图  6  不同模型外特性

    Figure  6.  External Characteristic of Different Models

    图  7  中间截面速度矢量比较

    Figure  7.  Comparison of Velocity Vectors in Intermediate Section

    图  8  时间步长独立性验证

    Figure  8.  Time Step Independence Verification

    图  9  径向载荷组成示意图

    Figure  9.  Schematic Diagram of Radial Load Composition

    图  10  径向载荷的构成及分布

    图10b中各颜色对应模型与图10a中一致

    Figure  10.  Composition and Distribution of Radial Load

    图  11  基于仿真结果的径向载荷频域图

    f—频率;fr—转频

    Figure  11.  Frequency Domain Diagram of Radial Force Based on Simulation Results

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出版历程
  • 收稿日期:  2021-08-18
  • 修回日期:  2021-09-14
  • 网络出版日期:  2022-08-11
  • 刊出日期:  2022-08-04

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