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许锐-第二十六届国际核工程大会

2018年09月20日 热度:801 ℃

报告题目:Investigation of the Fluid Induced Forces of Clearance Flow in Canned Motor Reactor Coolant Pump

会议名称:第二十六届国际核工程大会(ICONE26

会议地点:英国-伦敦

会议时间:2018722~2018726

报告主要内容:

大型屏蔽电机主泵是第三代核电站中唯一需要长期稳定运行的关键设备,其安全稳定运行是核电站安全的保障。屏蔽电机主泵的转子与定子屏蔽套间存在狭长环形间隙,冷却水流经该间隙,形成大长径比间隙流动。间隙流动与转子之间的复杂动力学行为和多种因素的耦合作用是影响转子系统稳定性与安全性的关键因素之一。为确保屏蔽电机主泵60年免维护超长使役,迫切需要研究能够准确描述间隙流动及其与转子耦合作用的动力学模型,探索间隙流动对转子稳定性的影响规律,为屏蔽电机主泵转子系统稳定性和安全性提供科学依据。针对上述问题,本研究采用实验研究与数值研究相结合的方法,建立了屏蔽电机主泵间隙流动动力特性系数测试实验台,实现了屏蔽电机主泵间隙流动的三维瞬态CFD模拟,实验结果与数值研究结果吻合良好。

本研究建立了立式屏蔽电机主泵间隙流动的机理性实验台(1)。如2所示,根据该实验台得到了转子在不同转速及不同入口流量下所受的间隙流动的流体力,进而得到了间隙流动在不同流量和转速下的动力特性系数。实验测得的间隙流动动力特性系数结果表明该种结构的间隙流动会为系统提供负刚度,进而说明了立式屏蔽电机主泵定转子之间的间隙流动也会为系统提供负刚度。

间隙流动动力特性系数测试装置

2  转子在不同转速下所受的间隙流动流体力

本研究还利用自行开发的UDF程序实现了间隙流动的三维瞬态CFD计算,计算结果实验结果对比吻合度较高,如 3所示。用该方法计算研究得出了间隙流动刚度会随其长度由正变负的结论并解释了这是由于转子轴向压力分布变化引起的结论。

3  CFD结果与实验结果对比

CFD计算和实验研究结果均表明立式屏蔽电机主泵定转子之间的间隙流动会为系统带来负刚度和较大的附加质量,会导致转子系统的临界转速降低,但该间隙流动并未降低转子系统的稳定性。

会议相关照片:

以上照片为许锐在ICONE26会议的演讲现场

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