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第31卷第10期 2015年10月
电力科学与工程
Electric Power Science and Engineering
Vol. 31,No. 10 Oct.,2015
湿蒸汽对AP1000核电汽轮机中调门气动力矩的影响
刘彦丰，张旭瑞，霍玉恒
（华北电力大学能源动力与机械工程学院，河北保定071003）
摘要：为了解核电汽轮机湿蒸汽对中压进汽蝶阅的气动力矩的影响，利用FLUENT中Mixture多相流模型对AP1000核电汽轮机中调门的气动力矩进行汽水两相流数值模拟，分别对中调门不同开度下湿蒸汽汽水两相流和蒸汽单相流气动力矩的模拟结采进行比较分析。结果表明：中调门开启过程中，气动力矩先逐渐增大，最大值发生于中调门40°开度时，中调门开度继续增大，气动力矩逐渐减小。湿蒸汽汽水两相流对中调门的气动力矩为蒸汽单相流的两倍之多，增加了间门发生卡涩故障的风险。
关键词：核电；汽轮机；湿蒸汽；中调门；气动力矩；数值模拟中图分类号：TK264
4文献标识码：A
DOI: 10. 3969/j. issn. 1672 0792. 2015. 10. 014
湿蒸汽，阀内的单相流数值模拟已经无法真实反
0引言
核电汽轮机组的进汽初参数低，有效热熔降较小，导致进汽质量流量较大。同等容量的核电汽轮机组进汽量约为火电机组的2倍，容积流量为4~6倍，所以核电汽轮机组的尺寸比相同功率的火电机组大很多！1,2]。蝶阀在输送流体的管道内起到调节和截断介质流动的作用，因其简单的结构且适用于大中口径管道，因此在核电汽轮机进气管道得到了广产泛应用，而大流量蒸汽流经媒阀时对阀杆产生的扭矩很大，蝶阀在启闭过程中常存在卡涩故障，所以对于蝶阀不同开度下蒸汽对伐料产生的扭矩即气动力矩的研究十分必要。
利用工程计算虽然也能估算蝶阀所受力矩大
小，但由于蝶阀结构各异，难以得到力矩的准确值。随着计算流体力学（CFD）和计算机技术的发展，采用数值模拟对蝶阀内的流动模拟及气动力矩求解显然是十分可取的。文献「4~91对汽轮机高压进汽阀内流动进行了数值模拟。文献「10~121对蝶阀气动力矩进行了模拟求解。已有的对于阀气动力矩的研究大多是针对蒸汽单相流的，而AP1000核电汽轮机进口蒸汽为饱和
收稿日期：2015-07-28。
映其内流特征及蝶阀的气动力矩。本文利用FLU ENT提供的Mixture多相流模型对AP1000核电汽轮机中调门的气动力矩进行数值模拟。为了突出湿蒸汽对蝶阀气动力矩大小的影响，证明两相流模拟更符合实际情况，将两相流模拟结果与相应的单相流的模拟结果进行比较，得出湿蒸汽对中调门气动力矩的影响。
1几何建模和网格划分
该AP1000核电汽轮机中压进汽蝶阀为主汽阀和调节阀一体的联合进汽阀，主要由阀体、阀杆和阀碟组成。该蝶阀直径为1200mm，蝶阀的CFD模型与实物的比例为1：1.模型结构如图1所示，阀碟中间厚度最大为300mm，边缘厚度最小为20mm。
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图1蝶阀结构
作者简介：刘彦丰（1965-），男，教授，主要从事高效清洁燃烧技术及环境污染控制方面的研究，E-mail：liuyf100@si
na..com。