加装导流装置的凝汽器入口水室三维数值模拟

为了减少凝汽器循环水对入口管束管端的冲刷,运用计算流体力学的方法,采用Realizable κ-ε模型对凝汽器入口水室进行水力特性三维数值模拟,得出因凝汽器入口水室结构不合理导致的流场分布不均。在水阻无明显变化的前提下,采取加装导流板的方法,改善入口水室流体流动特性,均化流体流动速度,解决了管束入口冲刷问题。

散热器水室腔体结构对各散热管流量分布及性能的影响

大众第5代EA888发动机在上汽大众MQB平台某车型上全球首发,为满足该发动机最大功率的散热及系统内阻需求,前端高温散热器全新开发。为最大限度降低系统内阻,文章通过CFD仿真手段,研究分析了水室内腔不同形状的导流片以及腔体R角调整等方案对散热器性能和内阻的影响,并最终确认了一款性能和内阻最优的前端高温散热器方案。

高背压供热机组凝汽器水室结构优化研究

高背压供热机组利用凝汽器回收汽轮机乏汽余热,热网循环水流过凝汽器的水侧来吸收余热。当供热距离较远、管线较长时,热网循环水系统设计压力在2.5 MPa左右,此时凝汽器水侧的设计压力为常规凝汽器水侧设计压力4倍以上。以传统600 MW等级凝汽器水室为例,模拟分析水室在4倍以上设计压力和试验压力下的变形情况,根据模拟结果对传统水室的内部支撑和结构进行优化。

火电机组双联低压加热器水室现场改造技术方案研究

文章结合华润浙江某电厂双联低压加热器水室现场改造的情况,简要介绍了水室改造的重点和难点。在确保低压加热器水室改造质量的前提下,从施工安全,降低生产成本、提高生产效率、降低改造施工难度等方面综合考虑分析,提出了切实可行的水室改造技术方案。

卧式三相分离器水室收油技术研究与应用

卧式三相自由水分离器是油田进行油水分离的关键设备之一,由于流程设计问题,三相分离器水室收油技术存在一定缺陷,通过对收油工艺技术进行研究,寻找到一种更加完善的收油技术,并成功应用,目前这种新型的三相分离器水室收油技术在延长设备的使用寿命、降低生产工艺流程的关断风险、油田提质增效方面发挥了巨大的作用。

第三代核电蒸发器水室封头锻造工艺优化研究与应用

第三代核电蒸汽发生器水室封头结构复杂,一体化程度高,制造难度大。传统包络锻造的成形方法在质量、成本、效率方面先进性不足。通过分析水室封头结构和锻造工艺性,提出了近净成形的工艺优化思路,利用DEFORM计算机数值模拟技术对水室封头成形过程进行仿真计算,辅助设计了结构合理的中间坯和全新的仿形锻造专用模具,设计、优化了仿形锻造新工艺,并进行了1∶1样件生产验证。结果表明,中间坯、模具结构及锻造工艺设计合理,能够实现水室封头全仿形锻造,有效提升了锻件质量,提高了材料利用率,缩短了制造周期。

高压加热器水室包壳结构设计

某公司设计制造的300MW、600MW机组高压加热器的水室包壳及膨胀节的结构、设计特点,及水室下部包壳的三维画法。

侧壁式压水室离心泵的压力脉动特性

压力脉动是引起泵振动的主要因素之一,为有效地降低离心泵内压力脉动水平,提出具有特殊结构的侧壁式压水室。为研究其压力脉动特性,采用FLUENT软件对比转数130的侧壁式压水室离心泵进行数值计算,并将时域信号进行快速傅里叶变换为频域信号,结果如下:由于叶轮和隔舌的动静干涉作用,侧壁式压水室内压力脉动周期性明显,叶频在由压力脉动诱发的振动中占主导作用;由于隔舌位置及结构的变化,叶轮出口处液流与隔舌的直接冲击、干涉作用减弱,因此侧壁式压水室内隔舌附近监测点处的脉动幅值并未明显地高于其他点。与常规螺旋形压水室相比,侧壁式压水室可以大幅地降低泵内压力脉动水平,因此采用侧壁式压水室可以显著地降低由压力脉动诱发的振动,改善泵的振动性能。

1000MW级核主泵压水室出口压力脉动

为了研究压力脉动在核主泵压水室出口处的变化规律及其影响因素,以国内某1 000 MW核电站主泵为研究对象,应用计算流体动力学软件Fluent进行定常与非定常三维数值模拟,得到压水室内部流场特性及计算点的压力脉动情况,并对其进行时域和频域分析.结果表明:回流是引起压水室与出口交接处压力脉动的原因之一;在不同工况下压水室出口及其前后区域内存在明显的压力脉动,偏离额定工况越大,压力脉动波动幅度越大;压水室出口及其前后区域内,上侧的脉动幅度比下侧小,上侧的平均脉动幅度CA在0.9Q时为11.15%,在1.0Q时为9.62%,在1.2Q时为13.78%,下侧的平均脉动幅度,在0.9Q时为13.62%,在1.0Q时为12.53%,在1.2Q时为15.79%;靠近导叶出口处,泵壳两侧处的脉动幅度要大于靠近出口轴线附近的脉动幅度,远离导叶出口处,泵壳内的脉动幅度从上侧到下侧,逐渐递增;在额定工况时转频是各监测点压力脉动的主要影响因素,在小流量和大流量时转频和叶频是各监测点压力脉动的主要影响因素.

基于CFD的离心泵侧壁式压水室优化设计

为了获得侧壁式压水室离心泵较高的水力效率和低的压力脉动水平,通过控制侧壁式压水室的侧壁倾斜角及叶轮外径和压水室基圆直径之间的间隙,在相同的叶轮及进出口边界条件下,采用Fluent软件对比转数为130的侧壁式压水室离心泵进行数值计算.结果表明:间隙率不变,侧壁倾斜角为15°,离心泵的水力效率达到最大值;侧壁倾斜角不变时,随着间隙率的增大泵的水力效率提高,并在间隙率为0.308时达到最大值;将时域信号进行FFT变换为频域信号,在倾斜角为15°时,叶频的脉动幅值最低;当倾斜角不变时,随着间隙率增加叶频的脉动幅值水平呈下降趋势;考虑泵的径向尺寸,侧壁式压水室间隙率不能取太大,提出的间隙率取值范围为0.134～0.192.

反应堆主泵压水室出口收缩角对水力性能的影响

针对国内某百万千瓦核反应堆主泵的水力性能要求,完成主泵叶轮和导叶的设计;为研究出口收缩角对水力性能的影响,设计了13种压水室出口收缩角,采用三维软件Pro/E完成了三维造型;利用计算流体力学（CFD）软件Fluent进行定常与非定常三维数值模拟,得到内部流场特性及计算点的压力脉动情况,并对其进行分析。结果表明：收缩角对压水室与出口交接处的前后区域影响显著,收缩角在12°~16°范围内,主泵效率均在70%以上,=15°时效率达最大值74.2%;在=15°且其他结构参数不变的情况下,随着流量的降低,主泵叶轮进口前和导叶出口处回流区域逐渐扩大;随着流量的增加,叶轮进口前回流区域逐渐向叶轮进口偏移;回流是引起压水室与出口交接处压力脉动的主要原因;偏离工况越大,压水室出口处的压力脉动波动越严重。

压水室结构对离心泵径向力影响的数值分析

采用SST k-ω湍流模型对不同压水室结构:单蜗壳、双蜗壳、导叶和蜗壳匹配同一叶轮的离心泵进行定常和非定常数值模拟.根据数值计算结果比较并分析3种不同结构压水室离心泵外特性、定常和非定常径向力特性.结果表明,在全流量下,单蜗壳和双蜗壳离心泵流量-扬程曲线变化平缓,效率高效区较宽;单蜗壳离心泵径向力远大于其他2种形式离心泵;导叶式离心泵径向力方向随着流量增加基本不变,其他2种形式离心泵径向力方向随着流量的增加变化较大且从隔舌向蜗壳出口移动;单蜗壳离心泵和双蜗壳离心泵径向力整体变化趋势呈椭圆分布,导叶式离心泵径向力变化无规律性;单蜗壳离心泵径向力平衡较差,瞬态径向力幅度波动远大于其他2种形式离心泵.分析结果可对离心泵径向力的认识和设计提供依据.

离心泵压水室内部定常和非定常流动PIV测量

为研究离心泵压水室内的流动特性,利用PIV技术在内同步和外同步模式下分别测量了其内部的定常和非定常流场,详细分析了压水室内部流动现象和流动规律。结果表明,压水室内速度沿轴向分布均匀,随圆周角增大而减小;在叶轮和压水室的交界处,存在清晰的速度分界线;受蜗舌的分流作用,部分流体回流入叶轮流道,扩散管入口处速度显著降低;压水室内部周期性非定常流动规律明显,第VIII断面上,速度的大小和波动幅度沿径向均呈减小趋势,周向速度的波动与叶轮流道内部高速流区的位置有关,而径向速度的波动主要受叶片干扰和哥氏力的影响。研究结果为压水室设计以及离心泵内部流动的试验研究提供了借鉴。

核电水室封头高效切削加工及刀具失效分析

水室封头是AP1000核岛核电站中蒸汽发生器的重要零部件,是典型的核电大型异型零部件.水室封头的整个加工过程复杂,工艺要求严格,刀具破损情况严重,生产效率极低,因此严重影响我国核电工业的发展.从水室封头加工工艺、水室封头材料SA508Ⅲ钢的加工特性、水室封头加工刀具的主要破损形式及原因等几方面进行分析和探讨,并对水室封头加工过程进行虚拟加工分析,针对水室封头加工的特点提出几种延长刀具寿命措施,并设计了专用层切车刀和仿形铣刀片,从而为提高水室封头切削加工效率和刀具寿命提供支持.

侧壁式压水室离心泵小流量非稳态旋转失速特性

用数值计算方法研究具有特殊结构的侧壁式压水室离心泵,分析小流量工况时模型泵的非稳态旋转失速特性,用快速傅里叶变换(FFT)获得压力脉动信号的频谱特征。结果表明,小流量工况时模型泵的扬程曲线呈驼峰状,压水室不同位置处压力分布不均;受叶轮旋转产生的非稳态作用影响,叶轮不同叶片流道内流动结构差异较大。不同流量下,叶轮内部分离涡结构诱发的激励频率各异,0.4ФN工况时模型泵压力脉动频谱图出现0.5fR及高次谐波频率,压力脉动最大幅值出现于4fR频率处;0.2ФN流量时非定常流动结构会诱发0.18fR及高次谐波频率;0.05ФN流量时压力脉动频谱图同时出现0.1fR、0.28fR两种激励频率。旋转失速现象出现时,频谱图中叶频处压力脉动幅值不再起主导作用。

离心泵侧壁式压水室的模态计算分析

基于有限元分析软件ANSYS对一种具有特殊结构形式的离心泵压水室进行了模态计算分析,获得了无预应力和有预应力两种状态下压水室的前6阶固有频率和模态振型。分析结果表明:侧壁式压水室的各阶固有频率均远离主要激励频率,可有效避免共振的发生;压水室的变形主要发生在进口法兰端和扩散段,可相应增加两处的刚度以优化压水室的振动特性;有预应力状态下压水室的各阶固有频率较无预应力状态下出现约1%的增幅,2种状态下压水室的变形方式基本一致。分析结果为带有侧壁式压水室离心泵的安全运行和结构优化提供了一定的理论指导。

水室封头重型铣削加工刀盘与主轴系统振动模态分析

核岛AP1000蒸发器水室封头是当今世界应用最广、制造难度最大的第三代核电核心部件。重型铣削加工过程中的振动冲击与颤振,严重影响和制约了加工质量和生产效率。为研究水室封头重型铣削刀盘与主轴系统的固有振动特性,首先分析重型铣削加工振动产生特点,建立了专用机床(TK6920型数控落地镗铣床)与刀盘(Φ200R8圆弧刀片刀盘)的三维模型,进行有限元模态仿真分析;进而在生产现场进行模态实验,采集和处理数据并进行实验模态分析;通过对比实验数据与仿真模态分析结果,最后总结出重型铣削机床刀盘与主轴系统的固有振动特性,为研究重型铣削过程中振动特性奠定基础。

离心泵压水室内部流动数值模拟

基于标准的k-ε双方程紊流模型,采用SIMPLEC算法,在贴体坐标系下,通过求解三维Navier-Stokes方程,对一离心泵压水室内部流动进行了数值模拟和分析,得到了内部流动的主要特征 研究表明:按常规水力设计方法设计的压水室,在压水室径向断面内存在明显的二次流,速度矩也有明显的梯度

离心泵压水室形式对微型电泵性能影响的数值模拟

基于标准k～ε湍流模型,应用ANSYS CFX 12.0软件,在原来微型电泵的螺旋形压水室的基础上重新设计了矩形断面的环形压水室,并对环形压水室做了两种改进方案,将4种不同的压水室与同一叶轮组合进行数值模拟与预测。计算结果表明,配环形压水室的微型电泵能够提高关死点扬程及泵的效率,使泵的高效点向大流量方向偏移,综合水力性能较优于螺旋形的电泵,而功率曲线却没有明显变化;采用环形压水室,叶轮四周具有较为均匀的静压,隔舌间隙变大,防止了流动的突然偏斜,使泵在变工况下运行效率变化不敏感,即能在较宽的工况区维持较高的泵效率;将环形压水室的断面轴面高度增加50%的微型电泵获得较优的水力性能,且小流量到额定工况点附近径向力小于螺旋形压水室;通过了试验验证,具有一定的可行性,且为企业节省了加工成本。

核主泵环形压水室内的能量转换特性

为揭示环形压水室内部流动及能量转换规律,提高核主泵的整体水力性能,基于Reynolds时均化NS方程和RNGk-ε湍流模型,对核主泵缩比模型内部流动进行全三维数值计算,对比分析不同工况下压水室内部流动特征、能量损失以及不同截面动静压能变化规律。结果表明:环形压水室内水力损失随着流量的增加近似呈线性增加,对于压水室损失占总损失的比重,在小流量及设计工况下,呈非线性成倍增加趋势,当流量增大至1.2Qd时,压水室损失比重变化平缓;在压水室环形流道内静压能比重明显高于动压能,且静压能比重沿流向近似线性减小,动压能比重沿流向线性增大;在不同工况下环形压水室内部流动呈现明显的非轴对称性,由于回流存在导致隔舌附近区域流动复杂,且偏设计工况下回流量要明显大于设计工况下回流量。