非均匀入流对CAP1400核主泵内流及性能的影响研究

针对CAP1400反应堆冷却剂系统中，由于蒸发器下腔室和核主泵直接相连导致核主泵入口产生非均匀入流，从而影响核主泵内部流场的问题，通过基于剪切应力运输模型的全三维CFD模拟方法，对蒸发器下腔室和核主泵联合模型进行数值模拟，分析了蒸发器下腔室致非均匀流动的形成机理，研究了非均匀入流对核主泵内部流动和水力性能的影响。结果表明：下腔室非对称结构和突缩截面的流动分离是非均匀流动的主要成因。在额定工况下，非均匀入流导致左侧和右侧核主泵扬程分别下降6.0%、5.1%,效率分别下降7.2%、6.6%;在0.5～1.2倍额定流量工况范围内，性能下降幅度与流量呈正相关。非均匀入流呈现轴向速度分布不均匀并伴随二次流动的稳定结构，并且左右两侧叶轮内非均匀入流的旋流畸变特性和轴向速度分布不同。叶轮入口旋流畸变引起入口冲角发生变化，与均匀入流相比，左右两侧叶轮叶高中部的冲角变化相反，而叶顶部分冲角均增加、叶根部分冲角均减小；叶轮入口轴向速度不均匀引起左右两侧叶轮各流道的流量波动分别增大3倍和2倍，降低了核主泵的运行稳定性。