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并联立式屏蔽电机主泵流动特性数值研究

周兴柱 宋煜 尹俊连 王德忠 夏栓 冯磊

周兴柱, 宋煜, 尹俊连, 王德忠, 夏栓, 冯磊. 并联立式屏蔽电机主泵流动特性数值研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(2): 212-218. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.02.0212
引用本文: 周兴柱, 宋煜, 尹俊连, 王德忠, 夏栓, 冯磊. 并联立式屏蔽电机主泵流动特性数值研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(2): 212-218. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.02.0212
Zhou Xingzhu, Song Yu, Yin Junlian, Wang Dezhong, Xia Shuan, Feng Lei. Numerical Study on the Flow Characteristics of the Parallel Main Pumps of the Vertical Canned Motor[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(2): 212-218. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.02.0212
Citation: Zhou Xingzhu, Song Yu, Yin Junlian, Wang Dezhong, Xia Shuan, Feng Lei. Numerical Study on the Flow Characteristics of the Parallel Main Pumps of the Vertical Canned Motor[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(2): 212-218. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.02.0212

并联立式屏蔽电机主泵流动特性数值研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2022.02.0212
基金项目: 大型先进压水堆及高温气冷堆核电站(2018ZX06002010)
详细信息
    作者简介:

    周兴柱(1997—),男, 硕士研究生,主要从事核主泵惰转研究,E-mail: 1019397506@qq.com

    通讯作者:

    尹俊连,E-mail: jlyin@sjtu.edu.cn

  • 中图分类号: TL353+. 2

Numerical Study on the Flow Characteristics of the Parallel Main Pumps of the Vertical Canned Motor

  • 摘要: 以缩比系数为1∶4的立式屏蔽电机反应堆主冷却剂循环泵(简称主泵)为研究对象,建立2台并联主泵反向旋转(模型1)和同向旋转(模型2)2种几何模型;运用计算流体力学(CFD)方法对2种模型的并联主泵内部流场进行稳态运行计算,从主泵的外特性、进口流动特性、入流品质、管内压力分布方面对模型1和模型2进行对比分析。结果表明,模型1中A、B主泵性能基本一致;模型2中A、B主泵的流量相对偏差基本在0.8%以内,最大值达到1.69%,扬程相对偏差稳定在1%以内,效率和轴功率相对偏差最大值分别达到6%和8%;模型2相对模型1流动稳定性更好、入流品质更高、管内压力分布较低,有利于设备的长期运行。

     

  • 图  1  立式屏蔽电机主泵几何模型

    Figure  1.  Geometric Model of the Main Pump of the Vertical Canned Motor

    图  2  主泵叶轮旋向计算模型

    Figure  2.  Calculating Model of Rotation Direction of Main Pump Impeller

    图  3  网格划分

    Figure  3.  Mesh Generation

    图  4  5套网格数下的主泵扬程

    Figure  4.  Main Pump Head under 5 Grid Numbers

    图  5  A、B主泵进口管截面和曲线定义

    Figure  5.  Inlet Pipe Section and Curve Definition of Main Pumps A and B       

    图  6  2种模型的A、B主泵外特性

    Q—流量, kg/s;Hd—主泵的额定扬程,m;η—效率;P—轴功率,kW     

    Figure  6.  External Characteristics of Main Pumps A and B of Two Models

    图  7  2种模型的A、B主泵外特性相对偏差

    Figure  7.  Relative Deviation of External Characteristics of Main Pumps A and B of Two Models

    图  8  系统层面2种模型的A、B主泵外特性相对偏差

    Figure  8.  Relative Deviation of External Characteristics of Main Pumps A and B of Two Models at the System Level

    图  9  Ψ=2.0时A、B主泵进口管截面归一化Q准则

    Figure  9.  Normalized Q Criterion for the Inlet Pipe Section of Main Pumps A and B when Ψ=2.0

    图  10  A、B主泵进口管入流面速度矢量

    Figure  10.  Inlet Velocity Vector of Inlet Pipe of Main Pumps A and B

    图  11  2种模型的速度不均匀度

    Figure  11.  Speed Unevenness of the Two Models

    图  12  2种模型的入流角

    Figure  12.  Inflow Angles of the Two Models

    图  13  沿进口管曲线压力系数

    Figure  13.  Pressure Coefficient along the Inlet Pipe Curve

    表  1  网格信息表

    Table  1.   Grid Information Table

    结构名称网格数节点数
    蒸气发生器18399501796088
    叶轮30072282868530
    导叶20517841946106
    蜗壳18918741834071
    合计87908368444795
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-03-15
  • 录用日期:  2021-08-26
  • 修回日期:  2021-08-26
  • 刊出日期:  2022-04-02

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