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基于Comsol的钠电磁泵电磁分析校核计算与设计优化

徐帅 王冲 陈树明 余华金 孟雷 艾长军

徐帅, 王冲, 陈树明, 余华金, 孟雷, 艾长军. 基于Comsol的钠电磁泵电磁分析校核计算与设计优化[J]. 核动力工程, 2022, 43(S2): 40-46. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.S2.0040
引用本文: 徐帅, 王冲, 陈树明, 余华金, 孟雷, 艾长军. 基于Comsol的钠电磁泵电磁分析校核计算与设计优化[J]. 核动力工程, 2022, 43(S2): 40-46. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.S2.0040
Xu Shuai, Wang Chong, Chen Shuming, Yu Huajin, Meng Lei, Ai Changjun. Electromagnetic Analysis, Check Calculation and Optimization Design of Sodium Electromagnetic Pump Based on Comsol[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(S2): 40-46. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.S2.0040
Citation: Xu Shuai, Wang Chong, Chen Shuming, Yu Huajin, Meng Lei, Ai Changjun. Electromagnetic Analysis, Check Calculation and Optimization Design of Sodium Electromagnetic Pump Based on Comsol[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(S2): 40-46. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.S2.0040

基于Comsol的钠电磁泵电磁分析校核计算与设计优化

doi: 10.13832/j.jnpe.2022.S2.0040
详细信息
    作者简介:

    徐 帅(1993—),女,硕士研究生,现主要从事反应堆钠电磁泵设备设计和系统设计工作,E-mail: 981205271@qq.com

  • 中图分类号: TL353+.9

Electromagnetic Analysis, Check Calculation and Optimization Design of Sodium Electromagnetic Pump Based on Comsol

  • 摘要: 为提高电磁泵设计效率,解决电磁泵电磁设计和性能分析的难点,用Comsol multiphysics软件对电磁设计部分进行校核计算,将电磁模块和流体模块进行耦合计算,计算结果和钠回路性能实验结果相吻合,证明了计算结果的可靠性。并且,计算分析了影响电磁泵性能的关键参数,提出了优化方案,通过减小齿宽、增大钠流道厚度、减小泵沟内外壁厚度等措施,使得泵的长度减小、体积减小、效率增加,优化后的效率提高110%。

     

  • 图  1  电磁泵基本结构示意图

    Figure  1.  Basic Structure Diagram of Electromagnetic Pump

    图  2  电磁泵驱动金属液态原理[11]

    Figure  2.  Electromagnetic Pump Drive Metal Liquid Principle[11]   

    图  3  电磁-流体耦合计算几何模型与局部图

    Figure  3.  Electromagnetic-Fluid Coupling Calculation Geometry Model and Partial View

    图  4  网格划分图与局部图

    Figure  4.  Mesh Division Diagram and Partial View

    图  5  实验测量值

    Figure  5.  Experimental Measured Values

    图  6  实验-计算对比图

    Figure  6.  Experiment-Calculation Comparison

    图  7  扬程和效率随匝数变化的曲线图

    Figure  7.  Curve of Head and Efficiency Change with Turns

    图  8  涡流损耗-匝数曲线图

    Figure  8.  Curve of Eddy Current Loss-Turns

    图  9  电流-匝数曲线图

    Figure  9.  Curve of Current-Turns

    图  10  扬程和效率随泵沟高度变化曲线图

    Figure  10.  Curve of Head and Efficiency Change with Pump Groove Height

    图  11  总涡流损耗-泵沟高度曲线图

    Figure  11.  Curve of Total Eddy Current Loss-Pump Groove Height       

    图  12  电流-泵沟高度曲线图

    Figure  12.  Curve of Current-Pump Groove Height

    图  13  扬程和效率随齿宽变化曲线图

    Figure  13.  Curve of Head and Efficiency Change with Tooth Width        

    图  14  总涡流损耗-齿宽曲线图

    Figure  14.  Curve of Total Eddy Current Loss-Tooth Width

    图  15  电流-齿宽曲线图

    Figure  15.  Curve of Current-Tooth Width

    图  16  优化前后扬程对比

    Figure  16.  Comparison of Head before and after Optimization

    图  17  优化前后效率对比

    Figure  17.  Comparison of Efficiency before and after Optimization  

    表  1  优化前后电磁泵参数对比

    Table  1.   Comparison of Electromagnetic Pump Parameters before and after Optimization

    参数优化前优化后
    额定流量/(m3·h−1)4040
    额定扬程/MPa0.90.9
    效率/%1327.6
    内壁厚度/mm21
    外壁厚度/mm42
    齿宽/mm2220
    泵沟宽度/mm46
    线圈匝数/匝1226
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-07-22
  • 修回日期:  2022-10-16
  • 刊出日期:  2022-12-31

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