核泵水润滑轴承节流器阻尼特性研究

摘要

核泵是核电站中的重要设备之一，核主泵及其核二级泵在保证核电站的高效、安全运行方面起着重要作用。核泵的主轴(长达十几米)是依靠两个动静压水润滑径向轴承和一个推力轴承约束来安全工作的，轴承又是核泵中的最关键部件，其性能的优良直接决定了核泵的运行安全。轴承润滑性能的改善将大大提高其工作效率和降低损耗，而以水为润滑剂的水润滑轴承有以下诸多优点：无污染、来源广泛；水不燃烧，没有安全隐患；较油润滑轴承成本低，易维护保养；降低摩擦、振动、噪声；简化润滑轴承系统的结构。 本文研究了核泵恒压供水径向水润滑轴承中的重要部件——节流器的阻尼特性。节流器起到自动调节水腔压力的作用，使恒压供水动静压轴承具有相应的水膜承载力和水膜刚度。轴承工作性能的好坏很大程度上取决于节流器的几何形状和尺寸参数，因此节流器的流动阻尼特性对动静压水润滑轴承的性能有着非常重要的影响。 由于核泵水润滑轴承节流器在结构与尺寸上具有特殊性，无法利用现有公式直接进行计算。针对这一问题，本文利用流体力学软件Fluent对核泵水润滑轴承节流器进行了数值分析。首先通过简单算例和理论解比较证明计算方法的正确性，进而分别模拟了在层流和湍流情况下各种不同形状的节流器的阻尼特性，通过绘制和分析质量流量-压力曲线，得到了若干能够适合工程应用的阻尼特性关系，并对重要结论给出了拟合公式，以方便工程应用。同时对于矩形和圆形的截面的节流器进行了等效，得到它们质量流量相同时的尺寸关系，从而为实现对整个轴承的准确数值模拟提供了阻尼器基本技术参数。本文结论对于核泵水润滑轴承及其节流器设计与性能预报有一定的指导意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题研究背景和意义

1.2核泵系统介绍

1.3本文的主要研究内容

2节流器层流状态阻尼特性分析

2.1节流器理论基础

2.2软件及算法介绍

2.3充分发展流动的理论解及简单算例

2.4不充分发展流计算

2.5本章小结

3节流器湍流状态阻尼特性分析

3.1湍流理论

3.2湍流模型及参数的选取

3.3节流器的湍流阻尼特性

3.4本章小结

4矩形和圆形横截面层流状态下的等效

4.1数值模拟各类毛细管的矩形和圆形横截面积的等效

4.2轴对称节流器层流时矩形和圆形横截面的等效

4.3圆柱形节流器工字形出口在层流时矩形和圆形横截面的等效

4.4 L形节流器在层流时矩形和圆形横截面的等效

4.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢