基于激光诊断技术的离心泵内流场特性研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）基于激光诊断技术的离心泵内流场特性研究硕士研究生：苏建科指导教师：栾秀春副教授企业导师：王锁泉高级工程师工程领域：核能与核技术工程论文主审人：谭思超教授哈尔滨工程大学2018年6月分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）基于激光诊断技术的离心泵内流场特性研究硕士研究生：苏建科指导教师：栾秀春副教授学位级别：工程硕士工程领域：核能与核技术工程所在单位：核科学与技术学院论文提交日期：2018年5月7日论文答辩日期：2018年6月5日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.

2、D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngTheStudyofFlowCharacteristicsinCentrifugalPumpwithLaserDiagnosticTechniqueCandidate:SuJiankeSupervisor:A/Prof.LuanXiuchunAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:NuclearEngineeringandNuclearTechnologyEngineeringDateofSubmission:May.7,2

3、018DateofOralExamination:Jun.5,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完

4、全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年

5、月日年月日基于激光诊断技术的离心泵内流场特性研究摘要离心泵是核动力装置中的重要部件，其内部流动特性直接影响着设备的可靠性和安全性。本文基于激光诊断技术对离心泵内流场进行了研究，得到了叶轮流道和隔舌附近的流场，并对泵内工质流动规律进行了分析，为离心泵设计和性能评估提供了参考。搭建了离心泵内流场测量实验系统，设计了轴编码器控制的相位时均拍摄系统，实现了离心泵内流场的可视化观测，通过编制实验规程在操作上保证了实验质量。选取聚酰胺树脂颗粒、空心镀银玻璃珠和荧光聚苯乙烯三种具有代表性的示踪粒子进行粒子跟随性分析，根据三种示踪粒子跟随性和实验需求等因素综合选择了合适的示踪粒

6、子。选择苯甲醇和无水乙醇混合溶液、硫氰酸钾溶液、硫氰酸钠溶液、硫氰酸铵溶液和碘化钠溶液五种折射率匹配试剂在小型实验系统内进行折射率匹配方案测试，论证了折射率匹配方案对实验的影响和适用范围。采用粒子图像测速（PIV）技术对离心泵叶轮流道内流场进行测量，在300r/min~750r/min的条件下研究了转速对叶轮流道内流场特性的影响，得到了不同转速下叶轮流道内的速度分布；在20~80%阀门开度下研究了阀门开度对叶轮流道内流场特性的影响，得到了不同阀门开度下叶轮流道内的速度分布。在300r/min~750r/min的条件下研究了转速对蜗室内隔舌附近流场的影响，对隔舌上

7、方的回流与速度分布进行了分析；在20~80%阀门开度下研究了阀门开度对隔舌附近流场的影响，得到了不同阀门开度时两个垂直方向上的速度分布。参考日本可视化协会提出的误差引入因素建立了实验系统的误差分析模型，计算了全系统的实验误差。利用激光诱导荧光（LIF）技术在小型实验系统内对叶轮机械内工质流动扩散现象进行了研究，设计了叶轮机械流场的PIV与LIF同步测量实验方案，为离心泵内更加全面的流动信息获取提供了参考。基于激光诊断技术的离心泵内流场测量系统可以实现叶轮流道、隔舌附近的流场测量，全系统误差小于10%，实验数据是可信的，可为离心泵的设计、性能评估和计算模型的开发提

8、供了数据参考，PIV与L