[發明專利]一種具有非對稱過渡段結構的核主泵模型設計方法

在審

• 申請號: 202110417674.1
• 申請日: 2021-04-19
• 公開（公告）號: CN113139248A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 王曉放;閆勇岐;魯業明;劉昊然;李瀅玥
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/28;G06F111/04;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 大連星海專利事務所有限公司 21208
• 代理人: 徐雪蓮

一種具有非對稱過渡段結構的核主泵模型設計方法。以傳統模型中出口段的入口端投影截面作為基準平面，以該基準平面的圓心作為原點建立直角坐標系，將傳統模型中出口段的入口端的投影截面賦予預設長度尺寸系數和角度尺寸，分別使用四段圓弧曲線和三次擬合曲線函數模型共同構成完整的出口段入口端投影截面的輪廓線，再與壓水室耦合產生有非對稱過渡段結構的核主泵模型；本發明使核主泵出口及出口延長段內湍動能耗散情況得到改善。其生成的核主泵模型改善了機組的流動情況，進一步達到提高核主泵整機性能使流體流動更加符合實際情況。

技術領域

本發明涉及核主泵泵殼結構設計領域，尤其是一種具有非對稱過渡段結構 的核主泵模型設計方法。

背景技術

核主泵是核島內唯一的旋轉部件，環形等截面壓水室和出口段是主回路的 主要承壓邊界，需要在高溫高壓強輻射的環境中超長時間穩定運行。但是當前 的研究結果表明：傳統環形等截面壓水室左右兩端流場嚴重不對稱、出口段和 出口延長段壓力分布梯度大、工質在流出出口段時紊亂，以及在出口段附近的 導葉出口和環形等截面壓水室右側工質的流動情況非常復雜，這對核主泵長期 穩定運行埋下極大隱患。

AP1000和CAP1400核主泵均采用對稱式過渡段(如圖1所示：傳統模型 由環形等截面壓水室、出口段2及出口延長段1以及安裝于壓水室內部的導葉 輪盤及固定于導葉輪盤上的導葉3和葉輪4組成，其中葉輪固定在導葉葉輪的 中心處，導葉以導葉輪盤的軸心為圓心繞旋轉葉輪的外圓周固定于導葉輪盤上。 傳統模型中出口段的入口端的投影截面為圓形，且左側過渡段8與右側過渡段7 關于中軸線對稱，過渡段是由出口段和環形等截面壓水室耦合而成的)，為改善 整級水力性能、內流場分布情況，研究人員提出采用僅改變出口段收縮角度、 過渡段采用不同倒圓角度等技術手段，討論不同結構特性的對稱過渡段對核主泵出口條件的影響，而考慮形性協同的新型核主泵非對稱過渡段結構的設計思 路較為少見。

發明內容

本發明的目的是提供一種可使核主泵出口段和出口延長段內流體流動更加 均勻、流動更符合核主泵的形狀特征，減輕壓水室內流場因貫穿流動和循環流 動引起的流場非對稱性，有效降低核主泵內的流動損失，提高核主泵的水力性 能和改善內流場的有非對稱過渡段結構的核主泵模型設計方法。

本發明解決現有技術問題所采用的技術方案：一種具有非對稱過渡段結構 的核主泵模型設計方法，包括由壓水室、出口段以及安裝于壓水室內部的導葉 輪盤及固定于導葉輪盤上的導葉和葉輪組成的傳統模型；其中，葉輪固定在導 葉葉輪的中心處，導葉以導葉輪盤的軸心為圓心繞旋轉葉輪的外圓周固定于導 葉輪盤上；所述出口段與壓水室之間的耦合處為過渡段；包括以下步驟：

S1、以傳統模型中出口段的入口端投影截面作為基準平面，以該基準平面 的圓心作為原點建立直角坐標系；

S2、在基準平面上設定四段相互獨立的圓弧曲線，該圓弧曲線分布于在直 角坐標系的上、下、左、右四個方向；每段圓弧曲線具有預設范圍的圓心角及 弧長半徑；

S3、根據每段圓弧曲線的兩端點在直角坐標系中的位置確定每段圓弧曲線 的端點坐標，以及在端點處的斜率；

S4、在相鄰的圓弧曲線之間利用擬合曲線進行連接，兩段相鄰圓弧曲線在 相鄰一側的端點為擬合曲線與圓弧曲線之間的連接點：將所述連接點的坐標及 該連接點的斜率作為約束條件，通過構建三次擬合曲線函數模型確定擬合曲線； 并使所述擬合曲線與相鄰的圓弧曲線均相切，且切點為連接點，即得到具有非 對稱結構的出口段入口投影截面；

S5、在保持傳統模型中出口段的出口端投影截面形狀的基礎上，以步驟S4 得到的具有非對稱結構的出口段入口投影截面作為出口段的入口端投影截面， 以傳統模型中出口段的入口投影截面及出口投影截面的圓心連線作為基準線， 得到具有非對稱過渡段結構的核主泵出口段；將具有非對稱過渡段結構的核主 泵出口段與所述壓水室耦合得到具有非對稱過渡段結構的核主泵。