間隙流動對禁止電機主泵轉子系統穩定性影響的研究

《間隙流動對禁止電機主泵轉子系統穩定性影響的研究》是依託上海交通大學，由王德忠擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：間隙流動對禁止電機主泵轉子系統穩定性影響的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王德忠
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

禁止電機主泵是第三代核反應堆中的關鍵設備，其轉子穩定性至今仍存在問題，已成為核電發展的技術瓶頸。位於主泵轉子與定子禁止套間的間隙流動具有特殊的幾何比例和運行條件，用於分析此類間隙流動的傳統理論模型在運用到禁止電機主泵時遇到了困難，需要建立新的模型以更準確描述間隙流動的動力特性。間隙流動受入口預旋等多因素影響，各因素綜合作用規律尚不明確。同時，間隙流動的傳熱特性直接影響其動力特性和整機的溫度分布情況。本課題擬通過理論分析、數值模擬和實驗研究相結合的方法，探索間隙流動的流動規律，研究多種因素對間隙流動的動力特性的影響，研究間隙流動傳熱特性，建立準確描述間隙流動動力特性的理論模型和分析方法，揭示間隙流動與轉子系統的相互作用機理與耦合動力學特性，掌握間隙流動對轉子系統穩定性的影響規律，為禁止電機主泵轉子系統穩定性設計和安全運行提供科學依據。

結題摘要

禁止電機主泵是核動力裝置一迴路的核心設備，是反應堆的心臟，其安全穩定運行是反應堆安全的保障。準確的轉子動力學分析結果和快速準確的最佳化設計方法對禁止電機主泵轉子系統設計至關重要。為了使禁止電機主泵的轉子動力學特性和安全性能得到準確的分析和預測，有必要對禁止電機內部的間隙流動以及間隙的設計方法進行系統性的研究。 本研究主要包括間隙流動流動特徵研究，多因素影響下間隙流動動力特性研究，間隙流動傳熱特性研究，及禁止電機主泵間隙流動-轉子耦合動力特性研究四個部分。研究發現禁止電機主泵轉定子間隙流動會給系統帶來較大的負剛度（約為軸承的10%）和附加質量，該間隙流動的存在增大了軸承負載並降低了轉子系統的臨界轉速（下降約18%）。 通過基礎研究，項目組提出了禁止電機主泵轉定子間隙以及飛輪間隙的設計方法，填補了國內在該領域的空白，能為後續大型禁止電機主泵的轉子系統設計及海洋核動力平台所需的禁止電機主泵的設計提供堅實的技術支撐。