壓水堆核主泵流場數(shù)值模擬和空化分析.pdf

1、先進壓水堆核電廠建設是國家應對能源問題和氣候變化所采取的戰(zhàn)略決策。保證核電廠的安全也是核電技術推廣中的重中之重。核主泵是核電廠的“心臟”,保證核主泵的安全運轉尤為重要。核主泵需要在高溫高壓環(huán)境下長期高速旋轉,其對環(huán)境壓力和溫度的變化特別敏感,一旦發(fā)生空化,將可能對泵的性能、壽命造成嚴重影響。在當前條件下對核主泵進行實驗成本很高,通過數(shù)值模擬對其流場及空化情況進行模擬是目前比較經(jīng)濟的手段。本文著重通過對核主泵的設計模型進行數(shù)值模擬,從而分

2、析核主泵的流動規(guī)律、空化問題及空化對其性能的影響。
　　 首先簡要介紹核主泵特征,核安全概念以及國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。核主泵的功能是驅動核島內(nèi)的高溫高壓水循環(huán),將反應堆芯核裂變的熱能傳遞給蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽,推動汽輪機發(fā)電,環(huán)境壓力達17.2 Mpa,環(huán)境溫度343℃。國內(nèi)外對核主泵進行了多方面多層次的研究,但對其中空化的研究較少。
　　 其次,構建核主泵的計算模型,并對正常工況下的核主泵單相流場進行數(shù)值模擬。將核主泵三維流

3、場通過Gambit軟件劃分成非結構計算網(wǎng)格,通過商用軟件Fluent并利用SIMPLEC方法進行數(shù)值模擬。通過不同網(wǎng)格參數(shù)下的計算,得到主泵的Q-H性能曲線,比較計算結果得出可靠的網(wǎng)格模型。并利用此網(wǎng)格模型對核主泵內(nèi)流場的壓力、速度、渦量等物理量進行分析。
　　 最后,在原有的方程組中,加入完全空化模型,首先數(shù)值模擬設計工況下的核主泵流場的空化狀況,并得出其可能發(fā)生空化的位置。核電站中的一回路破口事故和熱阱喪失事故,均有可能導致