安全壳喷淋泵设计、数值模拟与试验研究

摘要

安全壳喷淋泵是核电站安全壳喷淋系统的重要设备，其研发的技术难度大，附加值高。现有在役运行的产品多为国外品牌，总体方案多采用诱导轮带多级单吸叶轮，水力效率不超过75%。随着国内核电市场的扩大，研发一款技术先进、性能指标领先的安全壳喷淋泵，有着重要意义。同时，研发过程的分项课题攻关，对于将来类似结构产品的开发也是关键技术储备。
　　本研究主要内容包括：⑴对安全壳喷淋泵在核电厂内的应用做了简要介绍，并对国内外同类产品的研究成果进行了和总结。⑵采用与国外产品不同的技术路线，开发了首级双吸带两级单吸叶轮配碗形导流壳的水力方案，最高效率达84%，高效区宽，汽蚀余量满足设计任务书要求。⑶根据核二级泵的特殊要求完成了安全壳喷淋泵的总体结构设计，采用立式筒袋式抽芯结构方案，并针对热冲击工况和杂质运行工况的特殊要求对转子部件和轴封系统做了特殊设计，完成设计计算。⑷利用Proe软件完成了整泵的三维建模，并基于虚拟样机进行了重心计算、装配干涉检查等工作。⑸利用数值模拟手段对泵在不同工况点的内流场进行了分析，根据分析结果检查了流场内部压力分布和流态，确认了过流部件的型线，使得最终得到的水力方案满足设计要求。⑹针对包含SSE地震载荷的条件下的承压边界可靠性和转子系统稳定性进行了校核，作为设计计算的验证手段。⑺按照技术规格书要求，建造了工程样机，编制了样机试验大纲，并对工程样机进行一系列试验，测试结果满足技术规格书关于常规运行工况和特殊事故工况等预设工作条件的要求。针对本产品设计的部分专用试验装置可以在将来相似结构的产品测试中使用。⑻结合本产品的研发工作对后续类似泵的研究方向提出了展望。

目录

声明

第一章 绪论

1.1概述

1.2国内外研究现状

1.3 本课题研究内容、目的及意义

第二章 安全壳喷淋泵水力设计及三维造型

2.1 水力设计目标与设计思想

2.2 水力设计说明

2.3 泵的三维造型

2.4 本章小结

第三章 网格生成及大涡模拟简介

3.1 网格生成技术

3.2 湍流理论简介

3.3 大涡模拟简介

3.4 CFD软件结构

3.5 本章小结

第四章 泵内部流场的数值模拟及性能预测

4.1 数值模拟方法

4.2 计算模型和网格

4.3 性能预测和内部流场分析

4.4 流场分析结论

4.5 本章小结

第五章 安全壳喷淋泵总体结构设计

5.1 概述

5.2 总体结构设计

5.3 主要单元技术方案设计

5.4 本章小结

第六章 轴和轴承的校核及轴封系统的设计

6.1 轴向力的计算

6.2 轴的校核计算

6.3 联轴器的选择

6.4 轴承校核

6.5泵轴密封

6.6 本章小结

第七章 承压边界核算及其结构稳定性分析

7.1 强度计算

7.2 压力边界力学分析及整体稳定性核算

7.3 本章小结

第八章 安全壳喷淋泵的试验研究

8.1 试验研究的目的

8.2试验项目

8.3 试验使用的仪器、仪表及主要试验设备要求

8.4 试验结果

8.5 本章小结

第九章 总结与展望

9.1 全文工作总结

9.2 工作展望

参考文献

致谢