快堆二回路钠泵是目前世界上最先进的第四代核电站的核心装备,与之前的核电站冷却剂系统泵不同的是,快堆二回路钠泵的吸入液面与大气相通,这为快堆二回路钠泵发生空化提供了条件。空化破坏泵运行的安全性和稳定性。快堆二回路钠泵不同工况下空化性能的准确预测结果为钠泵甚至四代核电系统的安全稳定运行提供重要参考。快堆二回路钠泵不同工况下尽可能准确的空化内流场的分析结果,为其空化性能的提升提供依据。论文从以下5个方面进行研究:1.确定不同工况下对钠泵空化性能预测更准确的空化模型基于目前对离心泵的空化性能预测较准确的Zwart-Gerber-Belamri和Schnerr&Sauer空化模型,不同工况下,对快堆二回路钠泵进行全三维非定常数值计算。计算结果表明:扬程突降前,设计工况和大流量工况下,扬程的计算值大于试验值;小流量工况下与之相反;设计工况就计算误差最小。随着流量增大,钠泵的临界空化余量先减小后增大。扬程与临界空化余量的预测值:设计工况附近,Schnerr&Sauer空化模型更接近试验值,远离设计工况时,Zwart-Gerber-Belamri空化模型更接近试验值。空化域越靠近叶轮出口,对流场参数的影响越大。2.钠泵空化性能提升方案的确定分析不同工况下对钠泵空化性能预测更准确空化模型对应的叶轮空化内流场,结果表明:空化发生在叶片背面时,对钠泵外特性的影响较小;叶片工作面发生空化时,钠泵的外特性急剧下降。空化发生在叶片工作面,扩散速度比发生在叶片背面大的多。空化发生域越靠近叶轮出口,对流场参数的影响越大。流量越大,空化对流场参数的影响越大。叶轮前盖板侧空泡聚集更明显。基于钠泵空化内流场分析结果及泵空化理论,从叶片进口边位置、叶片进口角、叶轮前盖板进口部分的曲率半径三方面入手提升钠泵的空化性能。3.叶片进口边位置对钠泵空化性能的影响保证叶片的其他几何参数不变,前伸叶片进口边,首先判断叶片进口边前伸对钠泵外特性的影响及钠泵的空化性能是否提升,如果结果是肯定的,不同程度前伸叶片进口边,探究使钠泵空化性能最优的叶片进口边位置。计算结果表明:叶片进口边前伸对钠泵外特性的影响不大,其中模型泵B保证较小水力性能牺牲的同时,空化性能提升最多。4.叶片进口角对钠泵空化性能的影响保证叶片的其他几何参数不变,增大叶片进口角。首先判断叶片进角增大对钠泵外特性的影响及钠泵的空化性能是否提升,如果结果是肯定的,不同程度增大叶片进口角,探究使钠泵空化性能最优的叶片进口角。计算结果表明:叶片进口角在3°-9°范围内增大时,钠泵的水力性能略有下降。为提升钠泵的空化性能,水力性能在可接受的范围内降低是值得的。叶片进口角在3°-9°范围内增大时,进口角增大越多,钠泵空化性能提升越多;但叶片进口角增大9°时,钠泵的扬程波动现象严重,影响钠泵的稳定运行。综合考虑,叶片进口角增大6°时钠泵空化性能最优。5.叶轮前盖板进口部分曲率半径对钠泵空化性能的影响保证叶轮其他几何参数不变,增大叶轮前盖板进口部分的曲率半径,首先判断叶轮前盖板进口部分曲率半径增大对钠泵外特性的影响及钠泵的空化性能是否提升,如果结果是肯定的,不同程度增大叶轮前盖板进口部分曲率半径,探究使钠泵空化性能最优的叶轮前盖板进口部分曲率半径。结果表明:曲率半径60mm时,钠泵的空化性能最优。