振动与冲击

作者：朱荣生，蔡峥，王秀礼，卢永刚，陈宗良，付强，钟伟源

单位：江苏大学 流体机械工程技术研究中心，江苏 镇江 212000

关键词：核主泵；层约束叶片；瞬态空化；数值模拟；轴向力和径向力

为研究瞬态空化工况下CAP1400核主泵动力学特性，本文基于层约束设计方法对叶轮叶片进行优化设计，保证空化汽泡不会阻塞叶轮流道使得产生在后盖板附近的气泡不至快速向前盖板方向发展，即将汽泡发展约束至不同层内。基于雷诺平均动量方程和SST k-&omega;湍流模型，通过CFX软件对核主泵空化瞬态过程进行定常和非定常数值计算，得到最优层约束叶片模型和空化发展过程中叶轮的瞬态轴向力与径向力变化，对时域信号进行快速傅里叶得到轴向力与径向力的频域特性。模拟结果分析表明：层约束叶片设计在小流量工况时能够有效改善提升泵在小流量工况时的水力效率，而保持其在额定工况区域水力保持效率基本不变；空化瞬态过程叶轮所受轴向力指向叶轮进口，受空化汽泡带来的叶片表面面压力差变化的影响较大；叶轮瞬态径向力合力周向分布规律不受空化程度的影响，而与泵本身的运行状态有关；核主泵在低频范围内径向持续振动明显强于轴向振动，且伴随空化的加剧愈加显著。<br>

来源：2018年第10期

《振动与冲击》期刊编辑部

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