核反应堆冷却介质驱动电机通风结构内流体特性分析

徐骁+戈宝军

摘 要：核反应堆冷却介质驱动电机是高温气冷堆一回路中的关键设备，作用是将氦气作为冷却介质驱动其在系统中交换热量，为研究冷却介质的流体特性与其在电机内的流体场分布对电机温升甚至整个系统的影响。以一台4500kW驱动电机为例，考虑以氦气为冷却介质的风磨损耗公式不同于传统公式，对风磨损耗进行重新计算；通过建立该电机通风系统的3D流体场计算模型，基于流体力学原理，采用有限元法得到通风系统内的流体分布；最后，为更好的研究氦气的流体特性，以空气作为对比对象，分析流体性质差异对电机气隙、转子轴向流速和通风沟径向风速分布的影响；结果表明：在相同条件下，氦冷时流体域内各区域流速低于空冷9.4%，有助于减小风磨损耗对电机温升的影响。

关键词：核反应堆冷却介质驱动电机；风磨损耗；流体特性；三维流体场

DOI：10.15938/j.jhust.2017.03.017

中图分类号： TM346

文献标志码： A

文章编号： 1007-2683（2017）03-0096-06

5 结 论

本文以一台4500kW核反应堆冷却介质驱动电机为例，通过对其流体场分布进行分析，比较不同冷却介质各位置的流速情况，可以得到如下结论：

1）在电机冷却计算中，电机损耗会因冷却介质的不同而发生变化，风磨损耗的影响也是考虑冷却介质冷却性能优越性的重要因素；

2）在进行流体场计算时，通风道内不同部位风速相差很大，因转子旋转须考虑各位置流体的涡流流动对流体场内流速的影响，从而在进行风道内风速计算时不能用传统方法求得平均速度来处理；

3）通过运用对不同冷却介质通风冷却下的电机流体场进行计算分析，发现在相同通风量情况下，氦冷时各位置风速略小与空冷，这是由于不同流体物性方面的差异导致的。空冷流速高于氦冷约9.4%，理论数值上体现出氦气的流体特性。

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（编辑：温泽宇）