摘要：本文通过研究湍流发生器剪切作用原理及气泡在湍流发生器中的运动轨迹上,提出了中浓纸浆泵湍流发生器重要尺寸的计算方法。对一款中浓纸浆泵的湍流发生器进行设计,并且搭建了一种基于声呐流量测试系统的中浓纸浆泵性能试验台,研究分析了纸浆浓度为7.52%,9.3%,12.1%,转速为960 r/min,1140 r/min,1500 r/min和不同排气抽吸真空度时,泵的扬程、效率、出口含气率量变化特征。通过试验验证了设计方法的正确性,为今后中浓纸浆泵湍流发生器的设计提供依据.

摘要：为了分析混流式核主泵叶轮叶片厚度对能量性能的影响和进行流体动力优化,以某公司制造的100型混流式核主泵为研究对象,选取叶轮叶片厚度作为优化设计变量,分别设计了3种不同叶片厚度的叶轮。首先对原始模型进行数值模拟及性能预测,通过与原始模型试验数据的对比分析,确定了合理的数值模拟方法和验证性能预测的可靠性。对3种不同叶片厚度的叶轮进行全流道的数值计算分析,预测分析不同叶片厚度对核主泵外特性以及内部流场分布的影响。分析结果表明:相同流量工况下,随着叶轮叶片厚度的减薄,核主泵的扬程增加,效率降低。由于空间导叶的特殊结构,叶轮叶片减薄使导叶叶片进口处出现回流现象,增加了导叶内的流动损失,且全流道内的压力整体较高。因此,适当地增加叶片厚度有助于提高具有特殊空间导叶结构的核主泵效率和保证核主泵运行的可靠性。

摘要：采用正交试验的方法对纸浆泵叶轮上排气孔参数进行设计。通过数值模拟性能预测、研究分析,确定排气孔参数对性能影响的主次关系。采用综合性能评价函数确定排气孔参数最佳方案：排气孔个数Zd为8,直径D为20 mm,径向距离R1为130 mm,周向位置θ为15°。如通过样机试验得到优化后纸浆泵的性能特性,研究发现流量在0.8Q、1.0Q、1.2Q时,优化后的扬程、水力效率和气液分离效率分别提高了5%、7%和20%,排气孔参数优化后气液分离效果尤为明显,满足设计要求。

摘要：为了研究中浓纸浆泵内部的气液分离特征,基于欧拉-欧拉多相流模型,对泵内的流动进行三维非定常数值模拟,分析了转速、抽气真空度和流量对气液分离的影响及瞬态气液分离过程.搭建了基于声呐流量计的泵性能测试系统,研究了中浓纸浆泵运行性能特点.结果表明:随着转速的增大,较高的气体体积分数区域集中于湍流发生器叶片的背面,叶轮内的气体含量减小;随着流量的增大,湍流发生器内气体体积分数较高的区域面积逐渐减小,大流量工况下气体集聚在湍流发生器的背叶片根部.叶轮背面叶片的作用使气液得到了进一步的分离;转速、抽气真空度和流量的增大可以提高叶轮的气液分离能力.叶轮的排气孔附近产生并聚集了大量气体,并伴随着强烈的气液两相流相互作用变化.通过中浓纸浆泵的性能试验研究,发现提高泵的转速和抽气真空度有利于泵内的气液分离,验证了采用数值模拟方法研究中浓纸浆泵内部气液分离的正确性.研究气液分离特征有助于认识中浓纸浆泵内部气液分离过程的演变机理,为中浓纸浆泵的气液分离结构和排气系统提供设计参考.

摘要：本研究基于雷诺时均N-S方程,采用k～ε湍流模型,对标准离心泵叶轮内部湍流进行了数值模拟。采用质量加权平均湍流动能及湍流耗散率的方法,分析发现湍流动能和湍流耗散率沿半径的分布有十分相似的规律;除0.6Qd设计工况,湍流动能和湍流耗散率分布呈现出先增加,随后减小,最后增加的现象;0.6Qd设计工况下,湍流动能和湍流耗散率最大,流体能量损失最为严重,因此从效率方面考虑,应避免泵在小流量工况下运行。

摘要：为预测以下列参数为设计变量时压降的非线性变化:导叶的包弧长L、出口角α、排气管的直径D_e、内置深度S、筒体的直径D、高度H_c、排尘锥高度H_z及排尘口直径D_v,采用响应面参数优化法以减小压降为目标优化分离器。结果表明:利用响应面优化法可成功对多参数进行优化组合,优化后压降减小69.8%。设计范围内压降对各几何参数灵敏度存在差异,结合数值模拟可知,几何参数改变直接影响分离器内部强旋转流场的分布,最优的参数组合可减弱内部湍流运动强度与涡流能量损耗,使其具有较高的降损能力,起到减小压降的目的。

摘要：为实现在核主泵产品开发过程中对四象限特性进行预测与设计方案快速可靠评估,采用全流道内流场数值模拟方法,针对某轴封式核主泵在定转速下的四象限运行特性进行预测,研究基于数值模拟预测四象限特性曲线的可靠性.与试验曲线对比结果表明:在正转逆流及反转逆流工况下预测结果与试验结果一致性好,其扬程和转矩曲线的偏差大部分点在±3%以内,个别点在±5%以内;在反转正流工况预测结果与试验的各曲线变化趋势相同,但预测值与试验曲线之间的偏差较大,其扬程和转矩曲线偏差大部分点在±10%以内,个别点在±20%以内.证明采用基于数值模拟的预测方法能够替代大部分运行区域的试验来获得可靠的特性曲线,在设计过程中可以采用该方法对设计方案快速评估,但对核主泵在反转正流工况的准确数值模拟还需要进一步研究.

摘要：在对带球形压水室的核主泵进行全流道三维非定常流场数值模拟的基础上,通过对5个典型工况下其主要过流部件中的压力脉动时域与频域特性进行深入分析,寻找引起压力脉动的因素和探讨运行工况对压力脉动特性的影响。结果表明:叶轮与空间导叶的动静干涉是引起压力脉动的主要因素,叶轮、空间导叶和球形压水室的几何参数决定其压力脉动的主要特征;压力脉动主频为叶频,其幅值取决于运行的体积流量,设计工况下的幅值最低;压力脉动幅值沿叶轮进口向出口逐步增大并在叶轮出口达到最大值,然后沿空间导叶的进口向出口逐步减小;在小体积流量工况时,流道中的不稳定流动会产生更为复杂的压力脉动;在同一圆周上,叶轮进口区域的压力脉动特性并不一致,叶片背面脉动幅值大于叶片正面,而在不同工况下叶轮出口区域叶片正、背面的压力脉动特性差别不大;随着运行体积流量的减小,因球形压水室中产生的涡流和回流影响,叶轮内的中高频脉动幅值增大,若运行体积流量过小,整个流道中的脉动幅值都将明显加大;球形压水室对设计工况及大体积流量工况的压力脉动影响很小,但对小体积流量工况下的脉动影响较大,使得脉动的频率特性更为复杂。

摘要：中浓纸浆泵是中浓输送环节的核心设备,其运行性能直接影响着输送系统的效率。为了研究不同运行条件对中浓纸浆泵运行特点和性能的影响,设计一种基于声纳流量测试系统的中浓纸浆泵性能试验台。研究分析了纸浆浓度(质量分数)为7.52%,9.3%,12.1%,转速为960 r/min,1 140 r/min,1 500 r/min和不同排气抽吸真空度时,泵的扬程、效率、出口含气率及最大极限流量变化特征。试验结果表明:随着纸浆浓度的增加,同一流量下扬程、效率逐渐下降。真空度对泵的性能特性有显著的影响,在不抽真空条件下,中浓纸浆泵可实现7.52%浓度纸浆的输送,但随着流量的增加,扬程、效率明显下降;随着抽吸真空度的增大,扬程逐渐升高,且存在一个最佳真空度值使得泵效率最高,泵出口纸浆的含气率逐渐降低。扬程随转速的增加而升高,泵出口纸浆的含气率降低;所需真空度随转速的增加而减小,表明提高泵转速有利于纸浆中气液的分离从而降低所需的真空度值。泵出口纸浆中含气率随着纸浆浓度的增加而升高,同时所需的抽吸真空度也迅速增加。最大流量极限值随着纸浆浓度的增加而减小,随转速的增加而增加。

摘要：利用Kriging模型建立了叶轮叶片进出口安放角参数与泵性能的关系,采用遗传算法对叶片参数进行多目标寻优并进行性能预测和对比分析。结果表明:β11、β51和β52为反应堆冷却剂泵叶轮叶片进出口角参数的显著因子;β11=43.3°、β51=22.9°和β52=18.4°为最佳叶片进出口安放角参数组合;优化后,叶轮效率在0.8qV,d、1.0qV,d和1.2qV,d3个工况点相对于原叶轮分别提高了1.24%、1.1%和0.5%;叶片吸力面上压力载荷提高;叶片压力面上展长比为0.5和0.95时,叶片出口区域压力载荷提高。