叶片厚度对混流式核主泵叶轮能量性能影响研究

基于三维不可压缩流体N-S方程和RNGκ-ε湍流模型,对混流式核主泵叶轮水力模型的能量性能进行了数值预测,研究了不同叶片厚度及其分布规律对混流叶轮模型水力性能的影响。通过分析叶轮叶片压力面、吸力面的静压分布,获得叶片表面的载荷分布及其变化规律。结果表明:随着叶轮叶片厚度减薄,最高效率值有所增大且高效点向大流量工况偏移;当叶片最厚处位置在靠近进口边约1/3处时,叶轮水力效率值最大;随着叶片最厚位置由进口向出口移动时,最高效率点向大流量工况偏移。     

核主泵高温工况下叶轮结构力学分析

为了验证主泵叶轮在设计工况下的完整性,通过三维软件Pro/E对主泵叶轮进行三维造型,应用计算流体力学软件ANSYS—CFX和Workbench对主泵叶轮进行耦合计算,分析了在轴向力载荷、转矩载荷、离心力载荷、混合载荷以及125%1临ti界同步转速与1.252倍转矩M。载荷工况下叶轮的最大应力强度分布。分析了叶轮应力、应变的分布规律,揭示出转子部件由于变形过大以及强度不足而引发失效事故。计算结果表明,在反应堆一回路额定工况下,在轴向力+离心力载荷工况下,叶轮产生最大应力变形,叶轮叶片最大变形发生在叶片出口尖部,变形量约0.58 nll/l;最大应力位于叶轮体及叶轮外径之间的过渡区,叶片出口区域最大应力值为112.4 MPa。     

混流式核主泵叶轮叶片厚度分布规律对能量性能的影响

采用数值计算方法,开展混流式核主泵叶轮叶片自前盖板至后盖板方向厚度分布规律对能量性能影响的研究。通过对5种具有不同厚度分布规律叶片的叶轮进行比较分析,探索最佳叶片厚度比值和其对叶片表面静压力分布规律的影响。结果表明:当叶片后盖板处厚度与前盖板处厚度比值L=1.5时,叶轮的水力效率达到最高,当L=1.25时叶片做功能力低,叶轮内能量损失大,水力效率较低;在小流量工况下,随着比值L的增加,相同流量下扬程和水力效率都随之升高;在大流量工况下,扬程和水力效率都随着L的增大而降低;叶轮流道内压能沿着前盖板至后盖板方向增大并且最大压能位置向中间移动。     

AP1000核主泵叶轮典型质量问题及监造预防措施

简要介绍AP1000核主泵叶轮的制造工艺和难点,重点介绍叶轮在主泵性能试验后无损检测中对工件表观出现线性缺陷显示问题的处理过程,包括缺陷产生的原因分析、相关调查判断、修改方案以及制造过程中的经验教训和后续的质量监造预防措施,以期为主泵的后续调试、运行、维修以及国内同类型产品的制造厂提供参考借鉴。     

CAP1000核主泵闭式锻造叶轮加工技术

CAP1000屏蔽式核主泵作为泵行业的高端设备,是核电站一回路系统中唯一没有实现国产化的设备,其自主设计、制造及试验是中国推进核电自主化的重点和难点。本文对核电主泵的国内技术现状以及1000 MW核主泵的锻造叶轮加工技术进行了介绍。目前国内企业已完成了多项关键技术,如水力部件、隔热屏、换热器、全流量试验等的自主化,但核主泵叶轮采用锻件加工的技术并没有完整建立,有待进一步研究。     

核主泵飞轮的强度、变形和极限转速分析

利用有限元软件,对核主泵飞轮在各工况下的强度和变形作出了评估;为进一步验证飞轮的安全性,对其延性和非延性断裂的极限转速做了分析。分析结果表明:该飞轮在各工况下能够保持结构的完整性,并具有在事故工况下合理脱落的能力;延性和非延性断裂的极限转速均远高于其脱落转速,从而保证了飞轮的安全性。     

离心泵蜗壳与叶轮间隙对泵组振动的影响

本文以某型单级离心泵作为研究对象,计算得出几种不同蜗壳与叶轮间隙条件下的流场脉动激励力,仿真预测泵组机脚的振动加速度响应并与实验结果对比验证,探究蜗壳与叶轮间隙对泵组振动的影响规律,为离心泵在设计阶段提供有益参考。     

核主泵叶轮与导叶能量转换的数值计算

基于连续性方程、雷诺时均N-S方程和RNG k-ε湍流模型,对核主泵内部流场进行稳态数值计算,并进行试验验证。根据数值计算结果分析导叶、蜗壳内静压回收与总压损失、压力变化等特性。结果表明,数值计算性能预测结果与试验结果吻合;在小流量工况下导叶内总压损失明显大于蜗壳,两者变化趋势刚好相反,随着流量的增大导叶内的总压损失减小而压水室内的增大;在大流量工况下导叶内总压损失在总损失中占主要部分,随着流量的增大导叶和压水室内的总压损失变化一致,都增大;静压回收主要在导叶中进行,在蜗壳中静压回收小;导叶工作面与背面的压力随流量的增大均减小,在大流量工况时减小程度更大;叶轮流道内压力随流量的增大逐渐增大,并且在叶轮流道中后段压力分布不均匀,压力梯度大,最大压力位于压力面靠近叶片尾缘处;动静转子之间压力随流量的增大而增大,在大流量工况下压力梯度变化大。     

核主泵叶轮数控加工轨迹与应力腐蚀关系研究

核主泵叶轮是核主泵中最为关键的部件之一,在工作中易发生应力腐蚀现象并产生裂纹而影响核主泵的安全性。介绍了以最易发生腐蚀开裂的核主泵叶轮根部为研究对象,采用典型的数控加工轨迹加工叶轮根部区域以及采用U型弯件试样进行应力腐蚀试验,探究了不同加工轨迹与应力腐蚀裂纹的影响规律,为核主泵叶轮数控加工轨迹规划的优化提供技术依据。     

基于谐响应分析的水环境下核主泵叶轮动应力研究

准确计算核主泵叶轮在流体介质中的动应力对核主泵安全可靠运行具有十分重要的意义。本文开展了基于谐响应分析的叶轮动应力的研究,完成了叶轮模态分析、阻尼比分析,压力脉动分析以及动应力分析。得到了叶轮各阶模态频率、叶轮阻尼比以及压力荷载,并对比了缩尺模型实验与数值模拟水力性能,计算了叶轮动应力。结果表明,叶轮湿模态频率比干模态频率低;叶轮流体介质阻尼比比材料阻尼比大一个数量级,并且基本不随着振幅变化;缩尺模型试验与数值模拟水力性能最大误差为2.8%;叶片表面压力脉动主要表现为转频及其谐频振动;叶轮共振模态为1节径1模态,最大动应力为2.02MPa。本文通过分析叶轮模态、阻尼比、压力荷载以及动应力,提供了水环境下叶轮动应力分析方法。     

齿根圆角大小的计算及测量方法

主要论述齿根圆角大小——影响齿轮弯曲强度的要因之一的计算及测量方法,通过论述齿根圆角大小的计算方法,说明齿根圆角大小对齿轮弯曲强度的影响,同时介绍了在实际零部件质量控制过程中,如何通过测量的方法保证齿根圆角的大小,从而保证齿轮的弯曲强度。     

核主泵轴承滑油唧油叶轮导叶性能优化

以某核主泵轴承为研究对象,针对华龙一号对其超设计基准工况运行要求,采用CFD和Stage(Mixing Plane)单叶片通道技术对叶轮导叶进行了仿真。通过对叶轮导叶流道进出口面积的设计及叶轮导叶面积比匹配优化,提高了叶轮导叶的水力效率,对核主泵轴承在超设计基准工况中的SBO和丧失冷却水运行的安全性予以提升,结果表明:优化后叶轮导叶性能较之前有明显提高;对于该类叶轮导叶的优化,需要同时对叶轮导叶进出口流道面积进行调整。研究成果可为相关核主泵轴承用叶轮导叶优化设计提供一定的技术参考。     

核主泵叶轮与导叶叶片数匹配规律的数值优化

为了阐明核主泵叶轮和导叶叶片数匹配特性对水力性能的影响。以缩比系数为0.5的模型泵为研究对象,基于核主泵几何参数,建立叶轮叶片数Z1和导叶叶片数Z2的多种匹配方案,通过数值方法预测多种匹配方案下核主泵设计工况下的水力性能。结果分析表明:只改变叶轮叶片数时,随着叶轮叶片数的增加,叶轮与泵扬程的增加趋势逐渐变缓;只改变导叶叶片数时,导叶叶片数的选取对核主泵效率影响的最大差值为8.48%。导叶和压水室内漩涡区和水力损失主要集中在以泵出口为起点沿叶轮旋转方向的半球形区域,且环形压水室的水力损失在总损失中所占比重最小为36.4%,表明环形压水室是核主泵水力损失最大的过流部件。根据多种叶片数匹配方案的结果分析,表明设计工况下核主泵叶轮与导叶叶片数的最佳匹配值为(Z_1=4,Z_2=9)、(Z_1=5,Z_2=12)、(Z_1=6,Z_2=11)和(Z_1=3,Z_2=7),即导叶叶片数在叶轮叶片数的2倍附近且两者互质时,泵的水力性能达到最佳值。研究结果为核主泵叶轮和导叶叶片数的选取提供了理论依据。     

浅谈核主泵的国产化

压水堆核电站一回路冷却剂循环泵(以下简称核主泵)是核电站的关键设备,核主泵对整个核电站的安全起着至关重要的作用。随着核电事业的发展,我国已掌握了多数关键核电主设备的制造能力,唯独核主泵在我国现已投产的核电机组中仍然主要依靠从国外引进。核主泵的国产化是几代核电人追求的梦想,实现核主泵的国产化将极大地促进我国核电的飞跃发展。本文通过对当今世界核主泵各种流派的技术特点对比分析,梳理出主要核电大国发展核电主泵的历程,提出培育我国核电主泵自主设计、自主制造能力的建议,认为只要认真、扎实推进核主泵自主研发的各项工作,核主泵的国产化目标一定能够实现。     

浅谈核主泵的国产化

压水堆核电站一回路冷却剂循环泵(以下简称核主泵)是核电站的关键设备,核主泵对整个核电站的安全起着至关重要的作用。随着核电事业的发展,我国已掌握了多数关键核电主设备的制造能力,唯独核主泵在我国现已投产的核电机组中仍然主要依赖国外引进。核主泵的国产化,是几代核电人追求的梦想,实现核主泵的国产化将进一步促进我国核电事业的快速发展。本文通过对当今世界核电主泵各种流派的技术特点对比分析,梳理主要发达国家发展核电主泵的历程,建议培育我国核电主泵的自主设计能力、自主制造能力和自主试验验证能力。提出只要认认真真学习,掌握先进技术,扎扎实实推进核主泵自主研发的各项工作,核主泵的国产化目标一定能够实现。     

齿根过渡圆角对齿轮弯曲强度的影响

主要论述齿根过渡圆角对齿轮弯曲强度的影响,利用Kisssoft软件计算不同齿根过渡圆角下齿根弯曲强度及其安全系数,利用零件的S-N曲线计算在设定工况下齿轮的损伤率,并通过静态耐久试验验证齿根过渡圆角对齿根弯曲强度的影响很大,为齿轮强度优化提供了参考.     

核主泵清洁度控制及检测方法

随着对产品质量和可靠性要求的不断提高,清洁度已成为核主泵产品的主要质量指标。核主泵产品的各组成模块(零件)除了要保证其几何精度尺寸公差和形位公差精度要求之外,还有一项重要的指标要求就是清洁度要求,清洁度是核主泵一项严格的清洗质量标准。本文提供一种核主泵制造过程中所用耗材的清洁度控制方法及其检测方法,首先对核主泵在加工制造、装配、包装中所需耗材进行清洁度控制,然后通过实验分析的方法来检测对清洁度的控制是否达到目标需求。     

非均布导叶对核主泵模型泵性能及压力脉动的影响

为研究核主泵模型泵导叶非均布对于其外特性及压力脉动影响,分别采用SST(剪切应力输运)k-ω湍流模型和分离涡模拟方法对泵内部流场进行了三维定常和非定常数值模拟,得到两模型泵外特性曲线和内部压力脉动情况,并对压力脉动进行时域频域分析。结果表明:采用特定形式的非均布导叶可以改善出口流动,提升模型泵多工况性能;导叶非均布对于泵内不同区域压力脉动影响不同,但其改变了由动静干涉产生的脉动频率分布,削弱了脉动幅值,有助于降低泵的振动和噪声,提高核主泵的安全性。     

叶轮切割对旋流泵性能的影响

为了探索叶轮切割对旋流泵性能造成的影响,分别采用试验与理论计算的方法对其进行了研究,并且对扬程、效率和轴功率所造成的影响进行了分析,结果表明当切割量较小时,将叶轮外径稍加切割,可以认为泵的效率几乎不变,试验值与理论值较吻合。叶轮切割定律对预测旋流泵轴功率效果较好,对旋流泵的应用具有实用性。