[發明專利]軸向壓力流與周向剪切流交互影響彼此間隙流動阻力的測試裝置及方法

有效

• 申請號: 201610200454.2
• 申請日: 2016-03-31
• 公開（公告）號: CN105784233B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 姚振強;羅國虎;王升德;沈洪;薛亞波;成德
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00;G01M10/00;G01M13/04
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明提供了一種軸向壓力流與周向剪切流交互影響彼此間隙流動阻力的測試裝置及方法，可以克服端蓋動密封作用于轉子的摩擦力、端面間隙流體作用于飛輪的阻力轉矩，測量不同流道結構、轉子轉速、過流表面、軸向流量下的泰勒?庫特?泊肅葉流作用于飛輪圓柱面上軸向力及力矩，從而研究軸向壓力流與周向剪切流對軸向流動阻力及周向阻力矩的交互影響規律，為大功率屏蔽電機主泵的屏蔽電機段流道結構的設計與優化提供技術參數。

技術領域

本發明涉及機械測試裝置設計的技術領域，具體涉及軸向壓力流與周向剪切流交互影響彼此間隙流動阻力的測試裝置及方法。

背景技術

核主泵作為核反應堆堆芯冷卻劑冷卻介質循環的動力源，被譽為核反應堆的心臟。目前在役核反應堆主泵，多采用軸封泵作為堆芯冷卻劑主泵。歷次核事故的出現對核電安全提出了更高的要求，為了從原理上提高系統安全性，曾被廣泛使用的軸封泵因其高壓動密封這一技術難點而被無泄漏的屏蔽泵代替，出現在第三代核電技術上。屏蔽式主泵通過壓力邊界的轉換，將高溫高壓流體引入電機內部，采用靜密封代替動密封，用完整的壓力邊界替代了軸封泵中不完整的壓力邊界，從而提高了堆芯安全性。

然而將高溫高壓高輻射的流體引入電機內部，將會嚴重影響電機繞組的絕緣性能，因此在主泵電機定轉子之間分別增加了一層屏蔽套結構，然而屏蔽套由于電磁渦流的作用將會產生大量的熱。如果這些熱量不能及時被帶走將會導致電機內部溫度升高、水潤滑軸承潤滑液溫度升高，從而對電機和軸承的等關鍵部件的正常運行帶來嚴重危害。因此需要通入低溫冷卻介質進入電機定轉子間隙間將熱量帶走。

然而定轉子屏蔽套間隙的流動為間隙旋流，軸向壓力流動與軸向剪切流動相互耦合。周向剪切流動會顯著增大軸向流動的阻力，從而導致軸向流量減少；軸向流動也會對周向的阻力轉矩造成影響，從而影響主泵惰轉性能和功耗。因此發明將研究軸向壓力流動與周向剪切流動對彼此流動阻力的交互影響規律，為屏蔽電機主泵內冷流道系統的結構設計與優化提供技術參數。

發明內容

本發明目的在于提供泰勒-庫特-泊肅葉流動中軸向壓力流與周向剪切流交互影響彼此流阻的測試裝置，以補充現有技術難于準確測量間隙環流中軸向壓力流動與周向剪切流動對軸向流動阻力與周向流動阻力轉矩的交互影響規律，從而難以為大功率屏蔽電機主泵內冷流道系統的結構設計與優化提供技術參數的技術性問題。

本發明目的通過以下方式實現：

一種軸向壓力流與周向剪切流交互影響彼此間隙流動阻力的測試裝置，包括上端蓋、下端蓋、外殼、轉軸，所述上端蓋、下端蓋蓋設在所述外殼的上、下端上組成一封閉腔室；所述轉軸的上、下端分別穿設在所述上端蓋和下端蓋上，且相對于所述上端蓋和下端蓋轉動，所述轉軸還連接外部驅動裝置連接；所述下端蓋上設有液體流進孔，所述上端蓋上設有液體流出孔，所述液體流出孔上設置有流量計；

所述封閉腔室內設置同軸套設在轉軸上的上流體隔離件、下流體隔離件、飛輪、多軸力傳感器；所述飛輪為一密閉的中空結構，所述多軸力傳感器位于所述飛輪內，且所述多軸力傳感器與所述轉軸固定連接，所述多軸力傳感器又與所述飛輪固定連接；所述上流體隔離件和所述下流體隔離件分別蓋設在所述飛輪的上下端上，且與所述飛輪之間無力的傳遞；所述上流體隔離件和下流體隔離件與所述轉軸固定連接。

較佳地，所述飛輪的上端邊緣處與所述上流體隔離件下端邊緣處、所述飛輪的下端邊緣處與所述下流體隔離件上端邊緣處均設置有相匹配穿插的齒狀結構。

較佳地，所述飛輪上端邊緣上設置有第一凸起結構，所述上流體隔離件下端邊緣上設置有與第一凸起結構相匹配的第一凹槽結構，所述第一凸起結構伸進所述第一凹槽結構內；

所述飛輪下端邊緣上設置有第二凹槽結構，所述下流體隔離件上端邊緣上設置有與第二凹槽結構相匹配的第二凸起結構，所述第二凸起結構伸進所述第二凹槽結構內。