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核主泵内迷宫螺旋泵数值模拟与优化分析

徐熙 潘伟龙 蔡亮 谢江红 何少华 许余 范雪晴

徐熙, 潘伟龙, 蔡亮, 谢江红, 何少华, 许余, 范雪晴. 核主泵内迷宫螺旋泵数值模拟与优化分析[J]. 核动力工程, 2024, 45(S1): 221-226. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S1.0221
引用本文: 徐熙, 潘伟龙, 蔡亮, 谢江红, 何少华, 许余, 范雪晴. 核主泵内迷宫螺旋泵数值模拟与优化分析[J]. 核动力工程, 2024, 45(S1): 221-226. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S1.0221
Xu Xi, Pan Weilong, Cai Liang, Xie Jianghong, He Shaohua, Xu Yu, Fan Xueqing. Numerical Simulation and Optimization Analysis of Labyrinth Screw Pump in Nuclear Power Reactor Coolant Pump[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(S1): 221-226. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S1.0221
Citation: Xu Xi, Pan Weilong, Cai Liang, Xie Jianghong, He Shaohua, Xu Yu, Fan Xueqing. Numerical Simulation and Optimization Analysis of Labyrinth Screw Pump in Nuclear Power Reactor Coolant Pump[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(S1): 221-226. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S1.0221

核主泵内迷宫螺旋泵数值模拟与优化分析

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S1.0221
详细信息
    作者简介:

    徐 熙(1965—),男,高级工程师,现主要从事核电厂机械设备维修及技改优化管理工作,E-mail: xuxi@cnnp.com.cn

    通讯作者:

    蔡 亮,E-mail: cailiang@seu.edu.cn

  • 中图分类号: TL352.2

Numerical Simulation and Optimization Analysis of Labyrinth Screw Pump in Nuclear Power Reactor Coolant Pump

  • 摘要: 为了改善某核电厂推力轴承表面由于空化导致的磨损现象,延长核主泵的使用寿命,考虑在核主泵中推力轴承润滑回路增设二级迷宫螺旋泵。通过加设增压装置,提高回路压力,减少空化现象。本文建立该核主泵一级迷宫螺旋泵等比例三维模型,利用FLUENT流体仿真软件开展数值计算,对流场的压力、速度及温度分布进行分析,将计算结果与某核电厂实际运行结果进行比较,验证建立模型和数值计算方法的准确性。设计二级迷宫螺旋泵并进行数值模拟,研究发现:增设二级迷宫螺旋泵后,润滑回路进出口压升为3.30×105 Pa,扬程提升33.67%,进出口截面温升为3 K。研究结果对迷宫螺旋泵在工程实际中的设计与使用具有一定的参考价值。

     

  • 图  1  原迷宫螺旋泵的三维模型

    Figure  1.  Three Dimensional Model of the Original Labyrinth Screw Pump

    图  2  二级迷宫螺旋泵的三维模型

    Figure  2.  Three Dimensional Model of the Two-stage Labyrinth Screw Pump

    图  3  一级迷宫螺旋泵的不同高度流体速度分布云图

    Figure  3.  Contour of Fluid Velocity Distribution at Different Heights of the First-stage Labyrinth Screw Pump

    图  4  螺纹升压段流体速度分布云图

    Figure  4.  Contours of Fluid Velocity Distribution in the Threaded Boosting Section

    图  5  一级迷宫螺旋泵静压分布云图

    Figure  5.  Contour of Static Pressure Distribution of the First-stage Labyrinth Screw Pump

    图  6  截面z=95 mm的静压、动压和全压分布云图

    Figure  6.  Contours of Static Pressure Distribution, Dynamic Pressure Distribution and Total Pressure Distribution at z=95 mm

    图  7  一级迷宫螺旋泵温度分布云图

    Figure  7.  Contour of Temperature Distribution of the First-stage Labyrinth Screw Pump

    图  8  二级迷宫螺旋泵的不同高度流体速度分布云图

    Figure  8.  Contour of Fluid Velocity Distribution at Different Heights of the Second-stage Labyrinth Screw Pump

    图  9  截面z=0 mm的流体速度分布云图

    Figure  9.  Contour of Fluid Velocity Distribution at z=0 mm

    图  10  截面z=95 mm的流体轴向、径向与切向速度分布云图

    Figure  10.  Contours of Axial Velocity Distribution, Radial Velocity Distribution and Tangential Velocity Distribution at z=95 mm

    图  11  二级迷宫螺旋泵流体静压分布云图

    Figure  11.  Contour of Fluid Static Pressure Distribution of the Second-stage Labyrinth Screw Pump

    图  12  截面z=95 mm的静压、动压和全压分布云图

    Figure  12.  Contours of Static Pressure Distribution, Dynamic Pressure Distribution and Total Pressure Distribution at z=95 mm

    图  13  二级迷宫螺旋泵温度分布云图

    Figure  13.  Contour of Temperature Distribution of the Second-stage Labyrinth Screw Pump

    表  1  一级和二级迷宫螺旋泵结构参数

    Table  1.   Structural Parameters of First and Second Stage Labyrinth Screw Pump

    参数 一级迷宫螺旋泵 二级迷宫螺旋泵
    转子螺纹齿顶圆半径/mm 205.00 432.24
    转子螺纹齿根圆半径/mm 195.50 424.00
    转子螺纹节圆半径/mm 200.25 428.12
    定子螺纹齿顶圆半径/mm 206.00 434.24
    定子螺纹齿根圆半径/mm 215.50
    定子螺纹节圆半径/mm 210.75
    螺纹槽深/mm 9.50 8.24
    导程/mm 450.00 857.00
    螺距/mm 17.31 14.78
    螺旋升角 30.27° 17.79°
    螺纹头数/mm 58 72
    定子转子间隙/mm 1.00 2.00
    螺旋体长度/mm 190.00 189.00
    螺旋槽有效长度/mm 602.45 616.85
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-12-28
  • 修回日期:  2024-05-21
  • 刊出日期:  2024-06-15

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