【摘要】：核能作為清潔高效的能源,越來越被廣泛認可和采用。我國自主設計研發(fā)的CAP1400第三代先進非能動核電機組,標志著我國核電事業(yè)的巨大進步。核反應堆冷卻劑泵作為一回路中唯一高速旋轉(zhuǎn)的設備,必須長期高效地運行,是核電設備國產(chǎn)化的一大難點�？栈撬C械中普遍存在的一種破壞形式,其發(fā)生將會降低水力機械的性能,引起強烈的噪聲及振動,甚至造成葉片的損壞,影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。為保證核主泵長期穩(wěn)定運行,在其設計過程中,需要考慮空化的影響,并有效避免空化的發(fā)生。核主泵在高溫高壓條件下運行,其運行溫度下水蒸汽與水的密度比增加,其他參數(shù)如飽和蒸汽壓力等受溫度的影響增大,需要考慮熱力學效應對空化的影響�；诰|(zhì)平衡流理論及輸運方程,在能量方程中添加了考慮汽液質(zhì)量轉(zhuǎn)移量及汽化潛熱影響的源項。首先模擬常溫條件下翼型的空化流場,將該結(jié)果與實驗結(jié)果進行對比,驗證模型的可靠性。通過對比常溫條件及373K溫度條件下翼型周圍的空化流場,發(fā)現(xiàn)高溫條件下空泡區(qū)明顯縮短。模擬了373K及473K溫度條件下葉輪內(nèi)的空化流場,發(fā)現(xiàn)汽液交換過程引起很大的溫降,考慮溫度對飽和蒸汽壓力的影響后,溫度降低量減小,空化現(xiàn)象被顯著抑制。高溫條件下不考慮熱力學效應模擬空化的結(jié)果是不準確的,考慮到熱力學效應的影響及設計過程中空化性能與效率間的矛盾關系,可以在核主泵的設計過程中降低對空化性能的考慮,來提高泵的效率等性能。此外,本文研究了不同汽蝕余量下,模型泵葉輪、導葉和蝸殼內(nèi)空化流場的特點,得到了空化初生時的空化性能,對比了葉輪和整機模擬時泵的揚程、效率等性能,分析了蝸殼、導葉對葉輪內(nèi)部空化流場的影響�；谒O計的模型泵結(jié)構和尺寸,采用砂鑄葉輪、精鑄鋁制葉輪開展了模型泵性能的試驗研究,試驗結(jié)果表明葉輪的制造精度對臨界汽蝕余量有很大的影響。非定常數(shù)值計算結(jié)果表明嚴重空化時入口壓力脈動變得紊亂,空化區(qū)尾部存在很強的回射流,該回射流會使空化加劇。從阻擋回射流的角度,采用在翼型上表面布置射流孔的方式,探索了抑制空化的方法。發(fā)現(xiàn)布置射流孔可以有效阻擋回射流從翼型尾部向頭部的流動,隨著射流速度的增加,回射流逐漸減弱,空化區(qū)縮短。此外,布置射流孔可以有效降低翼型表面升力系數(shù)及阻力系數(shù)的波動幅度,而對其平均值影響不大。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TL353.12
【圖文】：

電廠２０１４年發(fā)電設備容量達到了邋１９８８萬千瓦，同比增長３６．１０％。中國計劃在２０２０逡逑要達到４０ＧＷ核電裝機容量，約占總裝機量的４％［１］。２０１０年及２０２０年我國電力需逡逑比圖如圖Ｕ所示，中國目前有２２家核電站，計劃在５年內(nèi)增加到７５家，大力發(fā)逡逑電技術，提高自主化設計水平已勢在必行。逡逑

２０１０年邐２０２０年逡逑圖１．１邋２０１０及２０２０年電力需求對比圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ邋ｏｆ邋ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ邋ｄｅｍａｎｄ邋ｉｎ邋２０１０邋ａｎｄ邋２０２０逡逑為了能夠擁有具有自主知識產(chǎn)權的先進大型核電技術，眾多科研學者付出了大量心逡逑血。實際上，核電設備的國產(chǎn)化步伐一直在不斷加快。核電裝備國產(chǎn)化率如表１．１所示，逡逑大亞灣核電站建設時，裝備國產(chǎn)化率還只有１％，隨后開建的嶺澳一期核電站國產(chǎn)化率逡逑也不及３０％，而到紅沿河與寧德核電站建成時，國產(chǎn)化率已經(jīng)達到８０％，陽江核電站５、逡逑６號機組更可以達到８５％，核電國產(chǎn)化進程實現(xiàn)了巨大的突破。由于切爾諾貝利核電廠逡逑及日本福島核電站的嚴重事故，核電的發(fā)展經(jīng)歷了一段停滯期，同時安全發(fā)展核電成為逡逑最重要的要求引起高度重視。非能動第三代壓水堆核電技術，可以實現(xiàn)長期完全非能動逡逑冷卻

但是由節(jié)點確定的網(wǎng)格單元體不發(fā)生變形。該模型用來模擬獨立區(qū)域間的相逡逑對運動，兩個相鄰單元區(qū)域的交界面形成網(wǎng)格交界面，單元區(qū)域沿著網(wǎng)格交界面既可以逡逑平移運動也可以轉(zhuǎn)動，滑移網(wǎng)格運動示意圖如圖２．３所示，從圖中可以看出各部分網(wǎng)格逡逑形狀保持不變，兩側(cè)的網(wǎng)格節(jié)點可以不相互重合。由于靜止部分與運動部分間的相對運逡逑動會引起瞬態(tài)的相互作用，通常懫用滑移網(wǎng)格求解在時間上具有周期性的瞬態(tài)問題。逡逑－１５邋－逡逑

【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

1 張瑤;羅先武;許洪元;吳玉林;;熱力學空化模型的改進及數(shù)值應用[J];工程熱物理學報;2010年10期

2 時素果;王國玉;胡常莉;高德明;;不同溫度水體空化水動力脈動特性的試驗研究[J];機械工程學報;2014年08期

3 黃彪;王國玉;王復峰;高德明;;非定�？栈鲌鼋Y(jié)構的實驗研究[J];實驗力學;2011年04期

相關博士學位論文 前1條

1 趙偉國;水翼云空化及其控制機理研究[D];浙江大學;2012年

本文編號：2751149