动静叶片数和压水室参数对快堆二回路钠泵性能的影响

摘要

随着核能的发展，钠冷快堆是目前最先进的的核电技术之一。其中快堆二回路钠泵是其冷却剂系统中的核心部件。在快堆二回路钠泵安全平稳运行的前提下，提高其性能意义重大。本文以快堆二回路钠泵原型样机为研究对象，通过改变叶轮、导叶叶片数和半球形压水室的主要参数对快堆二回路钠泵进行优化。 首先，本文研究了快堆二回路钠泵叶轮叶片数和导叶叶片数对钠泵性能的影响。在钠泵其余几何参数不变的条件下，基于泵设计经验和前人工作积累，建立不同叶轮叶片数和导叶叶片数的模型泵，通过数值计算预测钠泵设计工况下的性能。结果表明：叶轮叶片数一定，在钠泵性能范围内，钠泵的扬程最大变化量为4.34%Hd,效率最大变化量为2.02%。当钠泵性的叶轮、导叶叶片数匹配方案分别为（Z1=5，Z2=8）、(Z1=6、Z2=9）、(Z1=7、Z2=11）时，钠泵较具有较好的外性能，即最优导叶叶片数大致为叶轮叶片数的1.5倍。根据钠泵性能要求，选取Z1=6,Z2=9作为最优匹配方案。 其次，本文研究了半球形压水室直径D5对钠泵性能的影响。在最优的叶轮和导叶叶片数匹配方案（叶轮叶片数为6，导叶叶片数为9）基础上，保证钠泵其余几何参数不变，只改变半球形压水室的直径D5，通过数值模拟的方法预测不同D5方案下钠泵的性能。结果表明：在设计工况下，随着半球形压水室直径D5增加，钠泵的扬程也随之增加。当半球形压水室直径D5增加至1000mm后，钠泵的扬程基本保持不变。钠泵效率的变化趋势与钠泵扬程的变化规律一致。钠泵导叶、半球形压水室、压出端三者总损失随着半球形压水室直径D5的增加而减少，且当半球形压水室直径D5增加至1000mm后，总损失基本不变。 最后，本文研究了压出端中心线和叶轮旋转轴线的夹角变化量 α 对钠泵性能的影响。在最优的叶轮和导叶叶片数匹配方案（叶轮叶片数为6，导叶叶片数为9）基础上，保证钠泵其余几何参数不变，只改变压出端中心线和叶轮旋转轴线的夹角α，通过数值模拟的方法预测不同α方案下钠泵的性能。结果表明：在设计工况下，随着α增加，钠泵的扬程和效率逐渐增加，且增加的趋势逐渐变缓。当α=70°时，模型泵的扬程和效率性能最优；此时半球形压水室出口截面最大压力差值|Pmax-Pmin|最小，压力分布较为均匀，模型泵扬程效率也处于最优值。在1.2Qd工况下，随着α改变，模型泵外性能和内流场变化规律与设计工况下基本一致。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1课题研究背景和来源

1.2快堆二回路钠泵研究现状

1.3主要研究内容

1.4课题来源

第2章 模型的建立和计算方法

2.1快堆二回路钠泵原型样机的设计参数

2.2快堆二回路钠泵几何模型与水体模型

2.3数学模型

2.4本章小结

第3章 快堆二回路钠泵叶轮与导叶叶片数的研究

3.1研究方案的确定

3.2叶轮叶片数与导叶叶片数对钠泵性能的影响

3.3本章小结

第4章 半球形压水室直径对快堆二回路钠泵的影响

4.1确定研究方案

4.2数值计算结果分析

4.3本章小结

第5章 半球形压水室出口位置对钠泵性能的影响

5.1确定研究方案

5.2数值计算结果分析

5.3本章小结

总结与展望

1总结

2展望

参考文献

致谢

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