压水堆核电站电动辅助给水泵国产化研究

论文摘要

核电站只需消耗很少的核燃料,就可以产生大量的电能。国家加大核电领域投资力度,陆续核准、开工一批核电项目,核电装备同样也将迎来难得的发展机遇期,其中泵类设备必不可少,然而,核泵从技术上看,百万千瓦以上的核电泵制造技术还在研发、试制阶段,自主国产化水平较低。核二级电动辅助给水泵是百万千瓦级压水堆核电站蒸汽发生器辅助给水系统的主要水泵,要实现电动辅助给水泵的100%国产化,需要在泵的水力设计、流场分析、结构设计、承压边界设计计算、机械特性分析、材料替换、标准替代、结构形式的改进等方面进行研究,本文着重在首级叶轮汽蚀性能、承压边界设计计算、机械特性分析和材料替换方面进行国产化研究。本文以计算流体力学CFD软件Fluent为工具,采用基于雷诺时均的N-S方程和RNG k -ε湍流模型和混合多相流模型,模拟了电动辅助给水泵首级叶轮在不同流量工况下内部汽蚀流动情况,对叶轮的优化设计有重要意义。承压边界的设计计算是保证核泵能稳定、完整、可靠的运行必不可少的工作,本文使用尺寸计算和ANSYS有限元强度计算两种方法对泵壳进行了设计计算。使用ANSYS软件对泵的转子部件进行了扭振分析计算,得到了扭振临界转速,证实扭振临界转速远离转子额定工作转速,满足设计规格书中运行性的要求。通过对中段泵壳进行有限元强度计算,进而选用国内等效材料进行替换,材料替换是电动辅助给水泵国产化工作中重要的一部分。通过模拟分析、设计计算和扭振计算等方面的研究,在电动辅助给水泵国产化方面积累了宝贵的数据和经验,为国产化同类核泵提供了重要的理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外供应商的现状
• 1.1.1 国外供应商技术制造水平
• 1.1.2 国内供应商的现状
• 1.2 论文主要研究内容及技术路线
• 1.2.1 论文主要研究内容
• 1.2.2 技术路线
• 1.3 可行性分析
• 1.4 电动辅助给水泵及其系统介绍
• 1.4.1 电动辅助给水泵介绍
• 1.4.2 辅助给水系统简介
• 第二章 数值分析理论与计算分析软件
• 2.1 数值模拟理论
• 2.1.1 数值模拟
• 2.1.2 数值求解方法
• 2.2 湍流模型理论
• 2.2.1 三维湍流数值模拟
• 2.2.2 标准k- ε模型
• 2.2.3 RNG k- ε模型
• 2.2.4 Realizablek- ε模型
• 2.3 多相流理论
• 2.3.1 多相流
• 2.3.2 多相流建模方法
• 2.3.3 多相流模型
• 2.3.4 多相流模型的选择
• 2.4 计算分析软件
• 2.4.1 UG NX 软件
• 2.4.2 FLUENT 软件
• 2.4.3 ANSYS 软件
• 2.5 本章小结
• 第三章 首级叶轮汽蚀特性研究
• 3.1 汽蚀、汽蚀现象及泵汽蚀研究方法
• 3.2 叶轮及流体域模型和网格划分
• 3.2.1 计算模型的选取
• 3.2.2 叶轮的三维建模
• 3.2.3 流体域建模
• 3.2.4 网格的生成
• 3.3 叶轮数值模拟及分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 承压边界及支撑件的设计计算
• 4.1 泵壳尺寸计算
• 4.1.1 泵壳及尺寸计算简介
• 4.1.2 尺寸计算中的符号
• 4.1.3 边界条件
• 4.1.4 应力极限准则
• 4.1.5 泵壳材料
• 4.1.6 尺寸计算-泵壳
• 4.2 泵壳有限元强度计算
• 4.3 泵脚支撑有限元强度计算
• 4.4 本章小结
• 第五章 转子扭振分析
• 5.1 扭振
• 5.2 转子扭振计算
• 5.3 本章小结
• 第六章 材料替换研究
• 6.1 中段泵壳简介
• 6.2 中段泵壳强度计算
• 6.3 中段泵壳材料替换
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 本文的不足及展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的学术论文