【摘 要】
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作为核岛一回路的压力边界及唯一旋转设备,核主泵的长期安全平稳运行对核岛系统具有至关重要的作用。核主泵长期工作在高温、高压、高转速等恶劣工作环境中,内部流动较为复杂。在核岛一回路中,核主泵与蒸汽发生器、反应堆以及管路等连接,故传统均匀来流假设不能准确模拟核主泵中流体流动情况。因此,开展考虑入流畸变的闭式回路对核主泵性能影响的研究具有重要意义。本文以CAP1400核主泵为研究对象,采用源项法分别对1:
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作为核岛一回路的压力边界及唯一旋转设备,核主泵的长期安全平稳运行对核岛系统具有至关重要的作用。核主泵长期工作在高温、高压、高转速等恶劣工作环境中,内部流动较为复杂。在核岛一回路中,核主泵与蒸汽发生器、反应堆以及管路等连接,故传统均匀来流假设不能准确模拟核主泵中流体流动情况。因此,开展考虑入流畸变的闭式回路对核主泵性能影响的研究具有重要意义。本文以CAP1400核主泵为研究对象,采用源项法分别对1:2.5简化闭式回路、1:2.5真实闭式回路和1:1真机回路进行数值计算,获得闭式回路的核主泵性能特性（扬程、效率）、内流场信息（压力场、速度场、压力脉动等）、负载信息（径向力）,并将数值计算结果与开式核主泵模型计算结果进行对比。主要工作内容及研究结论如下:（1）采用源项法取代传统开式模型边界条件,对进出口截面直接相连的1:2.5简化闭式回路模型进行数值计算,证明了源项法在数值模拟计算中的准确性;同时在简化闭式回路中,选取四个不同位置,探究源项位置选取对数值计算结果的影响。（2）采用源项法分别对1:2.5简化闭式回路、考虑蒸汽发生器等装置存在的1:2.5真实闭式回路和1:1真机回路开展稳态计算,获得核主泵叶轮中间截面处的压力场和速度场、湍动能分布以及核主泵进口截面流线分布,并与开式模型计算结果对比;闭式回路中流动更加紊乱,核主泵入口产生旋向相反的旋涡,湍动能明显增大。（3）分别对1:2.5简化闭式回路、1:2.5真实闭式回路开展0.8Q、Q和1.1Q工况下瞬态计算,在叶轮和导叶间隙处以及导叶出口处各选取4个监测点,获得压力脉动时域和频域信息以及叶轮径向力分布情况,并与开式模型计算结果对比。叶轮和导叶间隙处压力脉动主频出现在叶频处,导叶出口处压力脉动主频出现在转频和叶频处,闭式回路压力脉动高于开式模型,同时闭式回路径向力明显增大。（4）相比于开式结构,闭式回路可捕捉到更接近于实际工况的流场信息,更准确的评价核主泵安全性。
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