核电用消防水泵的抗震安全及内流场分析
随着石化、核电等工业的发展，大型设备、管道和精密装置逐渐得到使用，它们的抗地震性能也越来越受到重视，人们要求其在使用期间甚至包括地震期间也能够正常运转。因此，如何定量地分析它们在地震条件下的响应，确定其在地震时的运动情况、变形情况和受力情况，就成为抗震分析所要解决的主要问题。本文以单级单吸式核电厂用消防水泵为研究对象，采用有限元技术，对其进行抗震安全及内流场分析。
本文通过有限元软件ANSYS建立了某核电用消防水泵机组的抗震有限元模型。分析首先采用地震频谱法计算出水泵在三维SSE地震载荷作用下的响应，其次计算水泵在静载荷作用下的响应，然后将这两种工况下的计算结果叠加就得到水泵在三维SSE地震事故工况下的各种响应。根据这些响应结果，考察了口环径向间隙的变化量、螺栓及螺柱的受力、法兰密封、轴承载荷、泵壳强度及转子轴强度、结果发现它们均满足相应的要求，即该水泵在SSE地震事故工况下能够保证结构的整体性、密封性和可运行性。本文还考察了静载荷和地震载荷对泵机组作用所占份额的大小。
本文采用FLUENT软件，运用SIMPLEC算法及标准κ-ε湍流模型对消防水泵内三维流场进行了数值模拟。分析时，将消防离心水泵的叶轮和泵体作为一个整体，并考虑流体的不可压缩性、粘性和湍流流动性。研究结果揭示了泵内流道的压力及速度分布规律，并表明泵体的非对称结构、以及叶轮、泵壳间的小间隙等因素导致了内流场的非对称性。该研究为消防泵的性能预测、水力设计及优化设计提供了计算参考。
消防水泵;频谱分析法;地震响应;有限元分析;内流场;抗震分析;优化设计
北京化工大学
硕士
化工过程机械
段成红
2009
中文
TH311
88
2010-01-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）