基于流固耦合的核主泵汽蚀动力特性的研究.pdfVIP

第３６卷第２期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 哈　 尔　 滨　 工　 程　 大　 学　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｖｏｌ．３６ №．２ ２０１５年２月　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｆｅｂ．２０１５ 基于流固耦合的核主泵汽蚀动力特性研究 王秀礼，卢永刚，袁寿其，朱荣生，付强 （江苏大学流体机械工程技术研究中心，江苏镇江２１２０１３） 摘　 要：为研究在考虑流固耦合的基础上，核主泵在发生汽蚀时，汽蚀对叶片的变形及径向力的变化规律，应用数值模拟 方法对核主泵在不同汽蚀工况下汽蚀对叶轮最大变形量和径向力进行数值模拟。 结果表明：汽蚀发生区域中气体体积 分数最大的地方对应于叶片进口的最大变形量处。 在汽蚀初生工况时，叶轮最大变形主要受压力脉动的影响，在汽蚀发 展工况时，汽蚀仅对叶轮最大变形的幅值产生影响，其波动幅值仍然由压力脉动占主导，汽蚀仅对径向力的位置及波动 幅值产生影响。 在汽蚀严重工况时，汽蚀是叶轮最大变形波动幅值的主要因素。 在此汽蚀工况下，汽蚀不仅对径向力的 位置及波动幅值产生影响，而且也对径向力的值也产生明显影响，故在后续设计中需要重点考虑汽蚀对径向力的影响。 关键词：核主泵；流固耦合；汽蚀；数值模拟；动力特性 ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃７０４３．２０１３０２０１４ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／ ／ ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ ｋｃｍｓ／ ｄｏｉ／ １０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃７０４３．２０１３０２０１４．ｈｔｍｌ 中图分类号：ＴＨ２１２；ＴＨ２１３．３　 文献标志码：Ａ　 文章编号：１００６⁃７０４３（２０１５）０２⁃０２１３⁃０５ Ｄｙｎａｍｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｏｒ ｃｏｏｌａｎｔ ｐｕｍｐ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｆｌｕｉｄ⁃ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ＷＡＮＧ Ｘｉｕｌｉ，ＬＵ Ｙｏｎｇｇａｎｇ，ＹＵＡＮ Ｓｈｏｕｑｉ，ＺＨＵ Ｒｏｎｇｓｈｅｎｇ，ＦＵ Ｑｉａｎｇ （Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｆｌｕｉｄ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ａ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｂｌａｄｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｌａｗ ｏｆ ｒａｄｉａｌ ｆｏｒｃｅ ｗｈｅｎ ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｏｒ ｃｏｏｌａｎｔ ｐｕｍｐ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ． Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｆｌｕｉｄ⁃ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ，ｔｈｅ ｉｍｐｅｌｌｅｒ ｍａｘｉｍｕｍ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒａｄｉａｌｆｏｒｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｏｒ ｃｏｏｌａｎｔ ｐｕｍｐ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｇａｓｖｏｌｕｍｅｆｒａｃｔｉｏｎ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｓｔｏｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅｖａｎｅｉｎｌｅｔ ｉｎｔｈｅｒｅｇｉｏｎｏｆ ｃａｖｉｔａｔｉｏｎｏｃｃｕｒｒｅｄ．Ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆ ｔｈｅｉｍｐｅｌ⁃ ｌｅｒ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｐｕｌｓａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｃａｖｉｔａｔｉｏｎ．Ｗｈｅｎｔｈｅｃａｖｉｔａｔｉｏｎｄｅｖｅｌｏｐｓ，ｔｈｅｃａｖｉｔａｔｉｏｎ ｏｎｌｙ ｈａｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｉｍｐｅｌｌｅｒ＇ｓ ｍａｘｉｍｕｍ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ． Ｔｈｅ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｉｓ ｓｔｉｌｌ ｄｏｍｉｎａｔｅｄ ｂｙ ｔ