[发明专利]一种紧凑型小堆主泵的泵壳水力设计及验证方法

权利要求书

1.一种紧凑型小堆主泵的泵壳水力设计及验证方法，其特征在于，包括步骤：

步骤一.初步设计：确定主泵泵壳(5)的原始水力尺寸；

步骤二.设计分析与优化：根据主泵泵壳(5)的原始尺寸和主泵(3)的性能参数，设计导流筒(6)、叶轮(7)和导叶(8)水力部件的尺寸；

步骤三.试验验证：设计完成后，搭建专用的试验回路，对理论设计进行验证，该试验回路整个采用不锈钢钢管，流体介质为去离子水，试验分为内特性试验和外特性试验。

2.根据权利要求1所述的一种紧凑型小堆主泵的泵壳水力设计及验证方法，其特征在于，所述步骤一中，根据SG蒸汽发生器(1)的总体结构和加工、制造工艺水平进行初步计算。

3.根据权利要求1所述的一种紧凑型小堆主泵的泵壳水力设计及验证方法，其特征在于，所述步骤二中设计过程中，对主泵泵壳(5)和导流筒(6)、叶轮(7)和导叶(8)进行耦合设计，耦合设计采用成熟的计算流体技术，对主泵泵壳(5)、导流筒(6)、叶轮(7)和导叶(8)的内流场进行计算分析。

4.根据权利要求3所述的一种紧凑型小堆主泵的泵壳水力设计及验证方法，其特征在于，所述计算分析过程为：利用软件工具对导流筒(6)、叶轮(7)和导叶(8)进行建模，并利用软件工具对主泵泵壳(5)进行网格划分，针对叶轮(7)和导叶(8)进行局部加密处理，采用软件工具对主泵泵壳(5)进行数值计算。

5.根据权利要求4所述的一种紧凑型小堆主泵的泵壳水力设计及验证方法，其特征在于，计算形成主泵泵壳(5)、导流筒(6)、叶轮(7)和导叶(8)等过流部件的子午面静压分布图和速度矢量图，对过流部件进行多伦多轮迭代优化设计，确保过流部件的子午面上静压分布均匀，无涡流。

6.根据权利要求1所述的一种紧凑型小堆主泵的泵壳水力设计及验证方法，其特征在于，所述步骤三内特性试验中：采用PIV技术，将壳体(5)做成可视化的结构形式，在待测流场内均匀地散布密度与流体相近的示踪粒子，通过相机捕捉粒子在激光照射下的图像，经过互相关处理得到流场速度矢量分布图；为了更充分地揭示壳体(5)内部的流场动力学特性，采用双平面PIV布局进行测量；使用双路激光器呈垂直角度照射待测量区域，然后分别使用两台相机与激光平面垂直进行粒子图像的拍摄。

7.根据权利要求6所述的一种紧凑型小堆主泵的泵壳水力设计及验证方法，其特征在于，PIV试验时，将整个试验装置注满水，以保持与实际运行工况相一致；将第一标定板(9)、第二标定板(10)安放在后续激光平面所在位置，记录第一标定板(9)、第二标定板(10)的位置参数；调整相机镜头以及焦距，保证第一标定板(9)、第二标定板(10)充满整个相机画幅并且标定点目视清晰可见。

8.根据权利要求7所述的一种紧凑型小堆主泵的泵壳水力设计及验证方法，其特征在于，标定板的作用是复原相机模型的3D空间至2D空间的一一对应关系，建立空间坐标系和图像坐标系的函数映射；采用基于透视投影的投影方程用于标定图像的重建；在直角坐标下，X轴数值为X，Y轴数值为Y，透视投影表示为；

标定板的作用是复原相机模型的3D空间至2D空间的一一对应关系，建立空间坐标系和图像坐标系的函数映射；采用基于透视投影的投影方程用于标定图像的重建，其中，物体平面坐标为(X_o,Y_o)，图像坐标为(X_i,Y_i)，每个像素在X轴与Y轴方向上的物理尺寸为a₁₁、a₁₂、a₁₃、a₂₁、a₂₂、a₂₃、a₃₁、a₃₂。透视投影表示为：

当用标准坐标重写时，可以得到以下两个非线性表达式：

为了考虑由于不完整的成像光学，枕形或桶形失真而造成的几何失真，方程式2扩展到更高阶：