高级检索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于源项法的闭式回路架构对主泵性能影响的分析研究

王晓放 李家玲 鲁业明 刘昊然 李滢玥 汪辉 崔辉如

王晓放, 李家玲, 鲁业明, 刘昊然, 李滢玥, 汪辉, 崔辉如. 基于源项法的闭式回路架构对主泵性能影响的分析研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(6): 30-36. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.06.0030
引用本文: 王晓放, 李家玲, 鲁业明, 刘昊然, 李滢玥, 汪辉, 崔辉如. 基于源项法的闭式回路架构对主泵性能影响的分析研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(6): 30-36. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.06.0030
Wang Xiaofang, Li Jialing, Lu yeming, Liu Haoran, Li Yingyue, Wang Hui, Cui Huiru. Analysis and Research on the Influence of Closed Loop Structure on Main Pump Performance Based on Source Term Method[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(6): 30-36. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.06.0030
Citation: Wang Xiaofang, Li Jialing, Lu yeming, Liu Haoran, Li Yingyue, Wang Hui, Cui Huiru. Analysis and Research on the Influence of Closed Loop Structure on Main Pump Performance Based on Source Term Method[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(6): 30-36. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.06.0030

基于源项法的闭式回路架构对主泵性能影响的分析研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2022.06.0030
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);国家科技重大专项(J2019-I-0012)
详细信息
    作者简介:

    王晓放(1960—),女,教授,现从事先进叶轮机械设计与分析方面工作,E-mail: dlwxf@dlut.edu.cn

    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 Closed Loop Structure on Main Pump Performance Based on Source Term Method

  • 摘要: 传统的主泵流动分析平台多为简化的开式流路,与真实闭式回路运行工况存有较大差异。为探究主泵在真实回路中的流动特性与机理,以包含密封口环间隙的主泵全通道水力模型为研究对象,采用源项法进行稳态、瞬态计算分析研究。稳态计算结果表明:闭式循环回路中形成漩涡流态,致使主泵进口处发生预旋,产生入流畸变,导致湍动能有所增加,能量分布不均匀;瞬态计算结果表明:相较于开式流路,闭式回路入流畸变带来流场压力、速度、湍动能、压力脉动等特性的变化,导致泵体扬程、效率均有所下降,所受径向力、轴向力增大。闭式循环回路架构针对主泵流动性能的分析更接近真实流动。

     

  • 图  1  核主泵全三维开式流路模型

    Figure  1.  3D Open Flow Path Module of Nuclear Main Pump

    图  2  闭式循环回路模型

    Figure  2.  Closed Circulation Loop Model

    图  3  核主泵各模型网格划分图

    Figure  3.  Meshing of Models of Nuclear Main Pump

    图  4  数值计算与实验结果的对比验证

    Qd—额定流量

    Figure  4.  Comparison and Verification between Numerical Calculation and Experimental Results

    图  5  主泵入口流线图

    Figure  5.  Streamline of Inlet of Main Pump

    图  6  不同工况湍动能对比

    Figure  6.  Comparison of Turbulent Kinetic Energy under Different Conditions

    图  7  0.8Qd、Qd和1.1Qd工况下叶轮压力、湍动能云图

    Figure  7.  Cloud Chart of Pressure and Turbulence Kinetic Energy of Impeller at 0.8QdQd and 1.1Qd Conditions

    图  8  0.8QdQd和1.1Qd工况下叶轮流速图

    Figure  8.  Velocity of Impeller at 0.8QdQd and 1.1Qd Conditions

    图  9  监测点M1压力脉动特性

    Figure  9.  Pressure Pulsation Characteristics of Monitoring Point M1

    图  10  叶轮受力示意图

    Figure  10.  Schematic Diagram of Impeller Stress

    图  11  不同工况下叶轮轴向力对比图

    Figure  11.  Comparison of Axial Force of Impeller under Different Conditions

    图  12  0.8QdQd和1.1Qd工况下径向力

    Figure  12.  Radial Forces under 0.8Qd, Qd and 1.1Qd Conditions

    表  1  网格信息汇总表

    Table  1.   Grid Information Summary

    方案网格总
    数/万
    叶轮网
    格数/万
    导叶网
    格数/万
    压水室网
    格数/万
    蒸汽发生
    器网格数/万
    扬程/m效率/%
    1455.5979.96150.8990.59100.9816.3879.02
    2625.88157.89180.98135.99120.7817.1480.13
    3826.59192.45200.65160.29189.7517.2580.28
    下载: 导出CSV
  • [1] 龙茂雄. 世界核电发展现状与展望[N]. 中国能源报, 2019-09-16(011).
    [2] 王强磊,赖喜德,叶道星. 叶轮叶片厚度对混流式核主泵能量性能的影响[J]. 核动力工程,2020, 41(1): 28-32.
    [3] 韩自强,顾林生. 核能的公众接受度与影响因素分析[J]. 中国人口·资源与环境,2015, 25(6): 107-113.
    [4] 夏栓,冯斌,张海军. AP1000核岛主泵流场数值模拟[J]. 核技术,2013, 36(4): 104-110.
    [5] 乔翼飞. 不同入流条件对核主泵压力脉动和振动特性影响研究[D]. 上海: 上海交通大学, 2018.
    [6] 侯向陶,王鹏飞,许忠斌,等. 蒸汽发生器下封头对核主泵入口流场影响[J]. 排灌机械工程学报,2016, 34(4): 277-282.
    [7] 王悦荟,刘聪,王鹏飞,等. 蒸汽发生器致畸变入流对核主泵流动性能的影响[J]. 浙江大学学报:工学版,2019, 53(11): 2076-2084.
    [8] 宋煜,顾希垚,刘迎圆,等. 不同边界条件下核主泵压力脉动性能的数值模拟[J]. 排灌机械工程学报,2019, 37(8): 645-649,667.
    [9] 周方明. 大功率屏蔽式核主泵高效低轴向力低脉动水力设计研究[D]. 大连: 大连理工大学, 2017.
    [10] 范兆京. 核主泵入口畸变流模型及其性能影响机理研究[D]. 兰州: 兰州理工大学, 2020.
    [11] 宋长红,林永峰,陈文轩,等. 基于动量源方法的涵道尾桨CFD分析[J]. 直升机技术,2009(1): 6-11.
    [12] 杨从新,刘满,王秀勇,等. 动静叶栅间隙对钠冷快堆二回路泵压力脉动特性的影响[J]. 核动力工程,2020, 41(1): 127-133.
    [13] 王春林,杨晓勇,李长军,等. 混流式主泵模型泵内部流场压力脉动特性研究[J]. 核动力工程,2013, 34(4): 47-52.
    [14] LU Y M, WANG X F, LIU H R, et al. Investigation of the effects of the impeller blades and vane blades on the CAP1400 nuclear coolant pump's performances with a united optimal design technology[J]. Progress in Nuclear Energy, 2020, 126: 103426. doi: 10.1016/j.pnucene.2020.103426
    [15] 程效锐,贾程莉,杨从新,等. 导叶周向布置位置对核主泵压力脉动的影响[J]. 机械工程学报,2016, 52(16): 197-204.
    [16] ZHOU W J, QIU N, WANG L Q, et al. Dynamic analysis of a planar multi-stage centrifugal pump rotor system based on a novel coupled model[J]. Journal of Sound and Vibration, 2018, 434: 237-260. doi: 10.1016/j.jsv.2018.07.041
    [17] ZHOU W J, QIU N, ZHANG N, et al. Research on steady-state characteristics of centrifugal pump rotor system with weak nonlinear stiffness[J]. Transactions of FAMENA, 2018, 42(3): 87-102. doi: 10.21278/TOF.42306
    [18] KANG C, ZHAO H X, ZHANG Y C, et al. Effects of upstream deflector on flow characteristics and startup performance of a drag-type hydrokinetic rotor[J]. Renewable Energy, 2021, 172: 290-303. doi: 10.1016/j.renene.2021.03.043
  • 加载中
图(12) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  256
  • HTML全文浏览量:  82
  • PDF下载量:  39
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2021-12-07
  • 修回日期:  2021-12-23
  • 刊出日期:  2022-12-14

目录

    /

    返回文章
    返回