基于面积比效应的小型堆核主泵水力性能优化方法研究

摘要

为了研究小型反应堆中离心式核主泵叶轮与导叶之间的参数匹配对水力性能的影响,针对一台比转速为157.8的导叶式离心泵,基于面积比原理推导了导叶式离心泵面积比的计算公式,通过调节导叶的叶片宽度控制面积比的数值.在此基础上,采用雷诺时均N-S方程和RNG k-ε湍流模型,对导叶式离心泵内部流场进行了性能预测和数值分析,并对导叶叶片进行了水力数值优化.结果表明:离心泵叶轮与导叶间的面积比对泵整体及各水力部件外特性均有重要影响,水力部件间的配合对泵性能影响同样明显,单纯提高叶轮的性能并不能有效改善泵的整体外特性.通过对离心泵内部流场分析发现,面积比较小时导叶对流体的约束作用强,可有效减小导叶损失;面积比较大时叶轮出口流态更好从而能获得良好性能,且受蜗壳不对性影响更小.通过对外特性数据进行曲线拟合并得到外特性最优时的面积比范围,进一步验证了此方法是可行、准确的,计算结果可为导叶式离心泵最优面积比的选取提供理论指导.