叶栅稠密度对多叶片轴流泵叶轮内外特性的影响

为了研究叶栅稠密度对多叶片轴流泵叶轮性能的影响,揭示叶轮进出口基于质量流量加权的速度随叶栅稠密度变化规律的机理,获得叶轮进出口压力脉动随叶栅稠密度的变化规律。采用SST k-ω湍流模型,在特定弦长和特定栅距两种情况下对不同叶栅稠密度多叶片轴流泵叶轮进行了三维非定常数值分析。研究结果表明:在一定范围内,叶轮扬程系数、轴功率与叶栅稠密度均呈正相关分布,效率呈抛物线分布;叶轮进口压力脉动系数随叶栅稠密度的增加呈负相关分布,而叶轮出口反之;此外,叶栅稠密度的增加可有效提高叶片背面最低压强,能明显改善叶轮空化性能;特定栅距下,扬程系数在轮缘叶栅稠密度为1.53时达到最大值0.432,效率在轮缘叶栅稠密度为1.21时达到最大值93.47%;特定弦长下,扬程系数在轮缘叶栅稠密度为1.42时达到最大值0.415,效率在轮缘叶栅稠密度为0.89时达到最大值93.32%;在相同叶栅稠密度下,两种情况的叶轮内外特性呈现较为明显的差异。该研究可为多叶片轴流泵叶轮设计过程中叶栅稠密度的选取提供一定的参考。

铅铋介质与清水介质在核主泵内流动对比

为了满足第四代核电系统铅铋(LBE)快堆模块化的结构要求,其主循环泵常采用轴流式结构,掌握铅铋介质在轴流式核主泵内的流动特性是铅铋快堆设计的关键性问题之一。但是目前泵的理论设计与实验都是以清水介质为前提,当实际应用在LBE介质下时,必然会导致泵的内外特性与设计目标和实验状态出现明显差异。通过计算流体力学(CFD)方法采用SST k-ω湍流模型对铅铋介质和清水介质进行瞬态数值计算,分析额定工况下两种介质在叶轮和导叶计算域的能量变化及其规律。结果表明:按照轴流泵水力设计方法完成的水力设计方案,在额定工况下,LBE介质相较与清水介质的扬程与效率均有明显提高。在叶轮计算域,LBE介质静扬程的提高是导致其总扬程与效率均优于清水介质的主要原因;在导叶计算域,LBE介质的流动损失明显低于清水介质,LBE介质在导叶轮毂处的分离现象明显弱于清水介质。

LFR轴流式冷却剂主泵水力性能研究

为掌握铅铋介质在轴流式核主泵内的流动特性,通过计算流体力学(CFD)方法采用剪切应力输运(SST k-ω)湍流模型对铅铋介质和水介质进行瞬态数值计算,对比分析2种介质在叶轮和导叶计算域的能量变化及其规律。研究结果表明,工作介质雷诺数的改变对轴流式核主泵水力性能有明显影响,铅铋介质下主泵的扬程和效率均高于水介质。主泵在2种介质下理论扬程基本一致,但铅铋介质比水介质的实际扬程高出3%,表明2种介质差异主要体现在流动损失中;在对2种介质的水力损失形式的研究中发现,主泵在铅铋介质下的由摩擦引起的翼型损失小于水介质,并且铅铋介质的边界层分离点明显滞后。该研究可为LFR主泵水力设计提供一定参考。