密封口环间隙对核主泵CAP1400瞬态特性的影响

核主泵密封口环间隙泄漏流会与过流部件主流流道形成交互作用,进而影响核主泵内部载荷,带来不稳定的瞬态流动,给核主泵的安全可靠性带来致命的威胁。为此本文利用RNG k-ε湍流模型来数值求解CAP1400核主泵三维内部流场,并分析密封口环间隙对内部非定常流动特性的影响,该数值方法得到了试验验证。研究结果表明:密封口环间隙流会很大程度上影响核主泵动叶与导叶之间的压力脉动干涉,还会通过叶轮上盖板腔室反馈到叶轮进口,并且增大相应频域上的压力脉动幅值,其最大增幅可达到74.5左右,同时还会导致叶轮叶片径向载荷发生周期性突变,影响核主泵的安全可靠性。

离心压缩机进口可调导叶尾缘吹气数值模拟

为降低叶轮所受动静干涉,提高叶轮的安全性,本文以某带有进口可调导叶的离心压缩机为例,采用数值方法,在导叶中设置吹气槽道,补偿导叶所产生的尾迹影响,针对导叶不同开度以及不同吹气量,分析吹气结构后的叶轮流场及其气动载荷。结果表明:在0°开度下导叶尾缘吹气为2%压缩机总流量时,呈现出无动量亏损型尾迹,叶轮气动载荷降低显著,同时对压缩机外特性影响较低;随着导叶开度增加,导叶壁面分离加大,尾缘吹气效果反而降低。

离心压缩机进口可调导叶尾缘自诱导吹气数值研究

设计一种可进行尾缘自诱导吹气的可调导叶,减弱动静干涉效果,降低叶轮所受气动载荷,提高叶轮的安全性.该结构通过压差作用,调控导叶尾缘流动现象,补偿导叶的部分尾迹,并以某带有进口可调导叶的离心压缩机为例,采用数值方法予以验证.结果表明,在0°开度下结构内流动不明显.随着开度增加,壁面分离加大,在导叶的面上压差加大,使槽道内部自诱导流动加强.在较低增加叶根尾迹强度的条件下,改善了导叶中部、顶部尾迹分布形式,使纯尾迹减弱为弱尾迹,使叶轮气动载荷降低.同时无外部补气,自诱导结构对机组外特性几乎无影响.

边界效应及高温高压对核主泵模态的影响

为了准确计算核主泵叶轮在液体环境下的振动模态以确保核主泵的高可靠运行,主要研究真实运行工况下的水域边界效应,以及高温高压环境对核主泵叶轮模态产生的影响.首先对简化的圆盘模型进行了模态分析,研究发现圆盘各阶湿模态频率与干模态频率相比均下降25%左右,圆盘模态的数值结果与试验结果吻合,通过了圆盘试验的验证.继而以CAP1400核主泵叶轮缩尺水力模型为对象,分别研究了水域下潜深度和径向距离对叶轮模态特性的影响,以及实际运行工况的高温高压环境对叶轮模态特性的影响.结果表明:核主泵叶轮湿模态固有频率相比干模态有显著下降;叶轮的固有频率随下潜深度的增加而逐渐下降,随径向距离的增加而逐渐上升;核主泵叶轮高温高压环境的固有频率相比常温常压固有频率有所增加.