安全壳循环冷却风机作为CAP1400安全壳循环冷却机组的关键设备,其空气性能与噪声特性对核电厂系统的安全运转有重要影响。本文考虑了横向脉动速度对风机流场影响,引入涡粘性系数表达式对标准k-ε湍流模型进行修正,使数值模拟平均计算误差降低到5%以内,提升对大型轴流风机气动性能预测的准确性。基于修正后的数值模拟分析,本文引入无量纲参数σ来表示动叶至前导叶的轴向间距与前导叶弦长的比值,并针对不同σ值的风机模型进行数值计算与噪声分析,并选取最优模型进行打样分析。试验及数值模拟结果表明通过增大σ值来减小噪声值在大流量工况下作用较为显著,且在0.5≤σ≤1.0的范围内效果最佳,优化后模型在保证空气性能基本不变的前提下,噪声下降3.0~5.0 dB。

为改善小型多翼离心风机受气体粘性影响导致流动分离加剧的现象，在传统蜗壳型线设计理论的基础上，研究气体粘性力矩对蜗壳壁线分布的影响，并采用动量矩修正方法对其进行改型设计。另外，为真实反映风机内流场分布情况，在标准kε计算模型的扩散项中加入粘性应力作用，使其最高计算误差降低至3%。对比分析改型前后风机数值模拟计算和试验测量结果可知，采用修正的kε模型进行计算发现改型后风机内旋涡强度减小，蜗壳出口靠近蜗舌处流动分离得到改善。试验结果表明：改型风机出口静压提升约25Pa，最大全压效率较原型机提升约10%。同时，由于蜗壳张开度扩大能够抑制流动分离，使蜗舌附近区域的旋涡强度及其影响区域减小，从而使多翼离心风机噪声降低了2.5dB。

采用CFD动网格技术和编译自定义函数,并结合SSTk-ε湍流模型对单作用滑片泵泵内部流场进行非定常数值模拟,得到了在不同输送介质和泵体结构下,泵内部瞬时流量和监测点压力脉动情况,并分析了流量脉动产生的原因。结果表明：动网格技术模拟结果可清晰地描述工作腔内部的瞬时流量和压力的变化情况;合理设计配流盘转角和V型槽的结构,可有效地控制瞬时流量脉动和压力脉动;随着滑片数的增加,瞬时流量脉动幅度有减小的趋势,选取奇数滑片更有利于泵流量的稳定;输送介质的体积弹性模量也是影响流量特性的重要因素之一。