核反應(yīng)堆冷卻介質(zhì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)通風(fēng)結(jié)構(gòu)內(nèi)流體特性分析

徐驍+戈寶軍

摘 要：核反應(yīng)堆冷卻介質(zhì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)是高溫氣冷堆一回路中的關(guān)鍵設(shè)備，作用是將氦氣作為冷卻介質(zhì)驅(qū)動(dòng)其在系統(tǒng)中交換熱量，為研究冷卻介質(zhì)的流體特性與其在電機(jī)內(nèi)的流體場(chǎng)分布對(duì)電機(jī)溫升甚至整個(gè)系統(tǒng)的影響。以一臺(tái)4500kW驅(qū)動(dòng)電機(jī)為例，考慮以氦氣為冷卻介質(zhì)的風(fēng)磨損耗公式不同于傳統(tǒng)公式，對(duì)風(fēng)磨損耗進(jìn)行重新計(jì)算；通過建立該電機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)的3D流體場(chǎng)計(jì)算模型，基于流體力學(xué)原理，采用有限元法得到通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)的流體分布；最后，為更好的研究氦氣的流體特性，以空氣作為對(duì)比對(duì)象，分析流體性質(zhì)差異對(duì)電機(jī)氣隙、轉(zhuǎn)子軸向流速和通風(fēng)溝徑向風(fēng)速分布的影響；結(jié)果表明：在相同條件下，氦冷時(shí)流體域內(nèi)各區(qū)域流速低于空冷9.4%，有助于減小風(fēng)磨損耗對(duì)電機(jī)溫升的影響。

關(guān)鍵詞：核反應(yīng)堆冷卻介質(zhì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)；風(fēng)磨損耗；流體特性；三維流體場(chǎng)

DOI：10.15938/j.jhust.2017.03.017

中圖分類號(hào)： TM346

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)： 1007-2683（2017）03-0096-06

5 結(jié) 論

本文以一臺(tái)4500kW核反應(yīng)堆冷卻介質(zhì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)為例，通過對(duì)其流體場(chǎng)分布進(jìn)行分析，比較不同冷卻介質(zhì)各位置的流速情況，可以得到如下結(jié)論：

1）在電機(jī)冷卻計(jì)算中，電機(jī)損耗會(huì)因冷卻介質(zhì)的不同而發(fā)生變化，風(fēng)磨損耗的影響也是考慮冷卻介質(zhì)冷卻性能優(yōu)越性的重要因素；

2）在進(jìn)行流體場(chǎng)計(jì)算時(shí)，通風(fēng)道內(nèi)不同部位風(fēng)速相差很大，因轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)須考慮各位置流體的渦流流動(dòng)對(duì)流體場(chǎng)內(nèi)流速的影響，從而在進(jìn)行風(fēng)道內(nèi)風(fēng)速計(jì)算時(shí)不能用傳統(tǒng)方法求得平均速度來處理；

3）通過運(yùn)用對(duì)不同冷卻介質(zhì)通風(fēng)冷卻下的電機(jī)流體場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算分析，發(fā)現(xiàn)在相同通風(fēng)量情況下，氦冷時(shí)各位置風(fēng)速略小與空冷，這是由于不同流體物性方面的差異導(dǎo)致的?？绽淞魉俑哂诤だ浼s9.4%，理論數(shù)值上體現(xiàn)出氦氣的流體特性。

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（編輯：溫澤宇）