CN105275880B - 一种混流式核主泵 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及流体机械，特指一种混流式核主泵，由径向导叶、叶轮和球形压水室组成，径向导叶由若干径向导叶叶片组成，导叶进口边位于径向导叶叶片的前端，导叶出口边位于径向导叶叶片的末端，其特征在于：所述导叶出口边为锯齿形出口边。本发明从改善导叶叶片出口边结构角度出发，采用锯齿形导叶叶片出口边以改变径向导叶原先出口边形状，从而控制其出口处回流结构以及大尺度的流动分离并加以避免，减小导叶及压水室的水力损失，以达到整泵的高效稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及流体机械，特指一种混流式核主泵。
背景技术
径向导叶是泵中主要的过流部件之一，其作用除了降低流体流速增加压能并且消除液体的旋转分量外，还起着把液体引入下级叶轮的吸水室的作用，所以径向导叶是兼备吸水室和压水室双重作用的固定导流部件，径向导叶因此广泛应用于各种泵型之中；混流式核主泵中常常运用径向导叶作为导流部件，为了匹配主泵中常用的球形压水室，径向导叶的设计尤为重要；核主泵广泛运用的同时却消耗大量能源，尤其在核电站上，因此高效的匹配球形压水室的径向导叶对于国民经济以及节能减排都有着极为具重要的意义；液流流入径向导叶后紧接着进入球形压水室，在导叶出口处会有大量回流以及大尺度流动分离的产生，局部流域内水力损失增加，导致整泵效率降低。
近年来针对径向导叶的研究主要集中在改变叶片叶型、几何参数与叶片数变化等等，但是缺乏对径向导叶创新设计的思想，常常局限于径向导叶本身，而未打破传统设计方法去考虑设计径向导叶叶片；由于泵内部流动规律较为复杂，而导叶的作用是将从叶轮流出的液流收集输送至下游，并且消除流体的旋转运动；为了减少流体流过导叶的水力损失，本发明从改善导叶叶片出口边结构角度出发，打破传统设计径向导叶的方法，采用锯齿形导叶叶片出口边以改变径向导叶原先出口边形状，从而控制其出口处回流结构以及大尺度流动分离并加以避免，减小导叶及球形压水室的水力损失，以达到整泵的高效稳定运行。
发明内容
本发明从减小压水室出液管与导叶出口边附近的回流结构以及大尺度流动分离角度出发，提出一种带有锯齿形出口边的径向导叶叶片，改变了叶片出口边常规设计的直边或弧边，减少了流体流出导叶出口处的回流，控制了导叶与球形出液管附近的大尺度的流动分离，其径向导叶改变的结构较为简单合理，在加工操作上容易实施，并且有效降低了导叶与球形压水室的水力损失，进一步改善了混流泵的性能。
本发明提出一种带有锯齿形出口边的径向导叶叶片。
一种混流式核主泵，由径向导叶、叶轮和球形压水室组成，径向导叶由若干径向导叶叶片组成，导叶进口边位于径向导叶叶片的前端，导叶出口边位于径向导叶叶片的末端，其特征在于：所述导叶出口边为锯齿形出口边。
进一步地，所述的锯齿形出口边改变了原有径向导叶出口边形状，其锯齿形高为h，锯齿间距为w。
进一步地，所述的锯齿形出口边，其中锯齿形高h与锯齿间距w的取值范围为导叶外径D的1%~1.5%。
进一步地，所述的锯齿形出口边的锯齿形高h与锯齿间距w相等。其取值为导叶外径的1.2%。
本发明所具有的优点是：从改善导叶叶片出口边结构出发，采用锯齿形径向导叶叶片出口边，打破常规导叶设计方法，从而控制导叶出口与球形出液管处的回流结构以及大尺度流动分离并加以避免，减小导叶与球形压水室的水力损失，以达到整泵的高效稳定运行。
附图说明
图1为传统的常规混流式核主泵轴截面示意图。
图2为传统的常规径向导叶轴截面与局部放大示意图。
图3为本发明带有锯齿形出口边的径向导叶轴截面与局部放大示意图。
图4为本发明带有锯齿形出口边示意图。
图5为带有传统径向导叶的泵体内流场分布图。
图6为带有锯齿形出口边径向导叶的泵体内流场分布图。
1、叶轮；2、径向导叶；3、球形压水室；4、导叶进口边；5、导叶出口边；6、传统导叶出口边；7、锯齿形导叶出口边。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1给出了传统的常规混流式核主泵轴截面示意图，由图可知，混流式核主泵由叶轮1、径向导叶2和球形压水室3组成；导叶进口边4位于径向导叶叶片的前端，导叶出口边5位于径向导叶叶片的末端。
图2为传统的常规径向导叶轴截面与局部放大示意图，由图可知：传统导叶出口边6为直边，与径向导叶2出口齐平。
图3给出了为本发明带有锯齿形出口边的径向导叶轴截面与局部放大示意图，由图可知，打破传统径向导叶的设计方法，将锯齿形边引入导叶出口边5，在此泵型中，仅对正对球形压水室出液管的两个径向导叶叶片进行改善，其目的是为了减少此区域的回流和大尺度流动分离；由于此两个径向导叶叶片位于球形压水室出液管附近，改善此两个叶片出口边形状会抑制出液管右侧回流与大尺度流动分离，但如若改变每个导叶叶片形状，则对整泵效率没有太大改善；从加工角度出发，改变正对出液管附近的导叶叶片出口边形状，加工更加简便，同时减少加工时间和成本，大大提高了经济效益。
图4给出了带有锯齿形出口边示意图，由图可知：锯齿形高为h，锯齿间距为w，其中锯齿形高h与锯齿间距w的取值范围为导叶外径D的1%~1.5%；本发明所给出的实例为锯齿形出口边的锯齿形高h与锯齿间距w相等，其取值为导叶外径D的1.2%。
图5、6分别给出了传统径向导叶的泵体内流场分布图和带有锯齿形出口边径向导叶的泵体内流场分布图；由图5、6可知：采用CFD数值计算手段对传统径向导叶的泵体内流场分布与带有锯齿形出口边径向导叶的泵体内流场分布进行了对比，可清晰得出，通过对导叶出口边结构的改变，减少了导叶出口和出液管附近的回流和大尺度流动分离，其速度分布更加均匀，低速区明显减小，因此本发明改善了导叶出口边的结构，减少了压水室的流动损失，从而提高了整泵的效率，此泵型整泵效率提高1%，对国民经济具有较为重要的意义。
Claims (3)
1.一种混流式核主泵，由径向导叶、叶轮和球形压水室组成，径向导叶由若干径向导叶叶片组成，导叶进口边位于径向导叶叶片的前端，导叶出口边位于径向导叶叶片的末端，其特征在于：正对球形压水室出液管的两个径向导叶叶片的导叶出口边为锯齿形出口边，减小压水室出液管与导叶出口边附近的回流结构以及大尺度流动分离角度。
2.如权利要求1所述的一种混流式核主泵，其特征在于：所述的锯齿形出口边改变了原有径向导叶出口边形状，其锯齿形高为h，锯齿间距为w，其中锯齿形高h与锯齿间距w的取值范围为导叶外径D的1％～1.5％。
3.如权利要求2所述的一种混流式核主泵，其特征在于：所述的锯齿形出口边的锯齿形高h与锯齿间距w相等，其取值为导叶外径的1.2％。
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