本文選題：高溫高壓離心泵 + 數(shù)值模擬��； 參考：《清華大學(xué)》2011年碩士論文

【摘要】：在核電站中，蒸汽發(fā)生器的主要功能是將核島反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)換為常規(guī)島汽輪機(jī)所需的蒸汽熱量，蒸汽發(fā)生器通過(guò)主給水泵進(jìn)行給水，主給水泵運(yùn)行工況為高溫高壓，目前對(duì)高溫高壓泵內(nèi)部的流場(chǎng)分析較少，因此對(duì)高溫高壓泵進(jìn)行內(nèi)部流動(dòng)特性研究有其必要的意義。 本文以高溫高壓離心泵為研究對(duì)象，建立了離心泵從進(jìn)口到出口的全流道三維幾何模型，對(duì)形狀規(guī)則的離心泵進(jìn)口管區(qū)域采用六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，其余流體區(qū)域如葉輪、導(dǎo)葉、泵殼等，采用網(wǎng)格適應(yīng)性較強(qiáng)的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格進(jìn)行劃分，動(dòng)靜面的流動(dòng)信息交換通過(guò)應(yīng)用快速滑移網(wǎng)格技術(shù)來(lái)完成。通過(guò)湍流模型的數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)值的比較，本文選擇RNGk-ε湍流模型對(duì)離心泵進(jìn)行定常與非定常三維全流道湍流數(shù)值計(jì)算，分析高溫高壓離心泵內(nèi)部流動(dòng)特性。 在進(jìn)行定常湍流計(jì)算時(shí)，分析平衡孔對(duì)離心泵的性能的影響，研究其降低軸向水推力的機(jī)理。在高溫高壓的條件下，模擬動(dòng)葉輪與靜止導(dǎo)葉之間的仿生蜂巢形密封環(huán)內(nèi)的流體流動(dòng)機(jī)理。在完成離心泵三維非定常湍流計(jì)算的基礎(chǔ)上，本文分析了設(shè)計(jì)工況及偏流量工況下，主要壓力脈動(dòng)的產(chǎn)生機(jī)理、壓力脈動(dòng)的傳播規(guī)律、脈動(dòng)源的位置及壓力脈動(dòng)的振幅特性。通過(guò)對(duì)高溫高壓離心泵泵殼上布置測(cè)點(diǎn)來(lái)分析壓力脈動(dòng)的幅值對(duì)泵殼安全性的影響，結(jié)果表明位于泵殼壁面上測(cè)點(diǎn)的壓力脈動(dòng)的幅值很小，，從而判斷對(duì)泵殼的安全性能的影響不大。 由于高溫高壓離心泵的泵殼設(shè)計(jì)成類(lèi)似球形結(jié)構(gòu)，其水力損失較大，本文對(duì)泵殼內(nèi)的水力損失及流動(dòng)狀態(tài)做具體的分析，發(fā)現(xiàn)泵殼內(nèi)的流體流動(dòng)狀態(tài)非常紊亂，并且含有大量的旋渦，從導(dǎo)葉流出的流體很大一部分在泵殼內(nèi)經(jīng)多次回流才能流出，并且在靠近出水管類(lèi)似隔舌處，出現(xiàn)很大一塊在駐點(diǎn)區(qū)域，同樣造成了較大的沖擊損失。
[Abstract]:In nuclear power plant, the main function of steam generator is to convert the heat produced by nuclear island reactor into the steam heat required by conventional island steam turbine. The steam generator feeds water through the main feed pump, and the main feed pump operates under high temperature and high pressure. At present, the flow field analysis of high temperature and high pressure pump is less, so it is necessary to study the internal flow characteristics of high temperature high pressure pump. Taking the high temperature and high pressure centrifugal pump as the research object, the three-dimensional geometry model of the whole flow channel of the centrifugal pump from the inlet to the outlet is established. The hexahedron structured grid is used for the inlet tube of the centrifugal pump with regular shape, and the other fluid regions such as impeller and guide vane are used. The pump shell is divided into unstructured meshes with strong mesh adaptability. The flow information exchange of dynamic and static surfaces is accomplished by using rapid sliding mesh technology. By comparing the numerical simulation results of the turbulent model with the experimental data, RNGk- 蔚 turbulence model is selected to calculate the steady and unsteady three-dimensional turbulent flow of the centrifugal pump, and the internal flow characteristics of the high temperature and high pressure centrifugal pump are analyzed. In the calculation of steady turbulent flow, the influence of balance hole on the performance of centrifugal pump is analyzed, and the mechanism of reducing axial water thrust is studied. Under the condition of high temperature and high pressure, the fluid flow mechanism in the bionic honeycomb seal ring between the moving impeller and the stationary guide vane is simulated. On the basis of the three-dimensional unsteady turbulent flow calculation of centrifugal pump, the mechanism of the main pressure pulsation, the propagation law of the pressure pulsation, the position of the pulsating source and the amplitude characteristics of the pressure pulsation under the design condition and the partial flow condition are analyzed in this paper. The influence of the amplitude of pressure pulsation on the safety of pump shell is analyzed by placing measuring points on the shell of high temperature and high pressure centrifugal pump. The results show that the amplitude of pressure pulsation at the measuring point on the wall of pump shell is very small. As a result, the influence on the safety performance of pump case is not obvious. Because the pump case of high temperature and high pressure centrifugal pump is designed as a spherical structure, its hydraulic loss is large. This paper makes a concrete analysis of the hydraulic loss and flow state in the pump shell, and finds that the fluid flow state in the pump shell is very disordered. And there are a large number of vortex, a large part of the fluid flowing out from the guide vane can flow out after several reflux in the pump shell, and near the outlet pipe similar to the tongue, there is a large area in the stationary point, which also caused a large impact loss.
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類(lèi)號(hào)】：TH311

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本文編號(hào)：2069984