不同入流条件对核主泵压力脉动和振动特性影响研究

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反应堆冷却剂循环泵(简称核主泵),是核电站一回路重要组件,其安全可靠运行直接关系核电厂安全与经济效益。第三代核电技术中取消了泵进口前的直段,采用连体结构设计,简化回路的同时却使泵进口流场发生畸变。为了研究该流场畸变对泵造成的压力脉动和振动影响,本文根据泵相似理论建立一个模型泵模型,并搭建相应的试验台进行相关试验,进行水力特性、压力脉动和振动试验计算。首先通过稳态水力特性的计算与试验对比说明计算的可靠性,并发现来流畸变会导致泵的效率降低,之后经瞬态流场分析发现造成效率下降的原因是由于来流畸变造成泵进口流场、叶轮进口处流场畸变,并导致吸入叶轮中的流体速度分布不均,从而导致叶间流道内流线出现差异,导致叶轮受力不均,效率下降,整个泵流场也出现差异,因而导致压力脉动出现差异。对比分析不同位置压力脉动试验结果后发现非均匀来流会导致泵蜗壳跟下游管道壁面压力脉动时域频域幅值增大,蜗壳处测点时域幅值增大35%以上,出口位置增大67%。压力脉动的变化进而会引起泵跟管道一些方向上振动幅值增大,甚至导致出口处沿着管道方向发生了较小的振动,水平面垂直于管道方向振动速度幅值增大20%。非均匀来流下泵的振动速度频谱中也出现了明显的低频特征峰,特征频率及其峰值也出现差异,泵的振动机理改变。
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