The nuclear reactor coolant pump transferring heat energy inherently brings with it the unsteady flow and inevitably threatens to the safe operation of the pump unit, especially with the pressure pulsation induced by the rotor-stator interaction. In this paper, the characteristics of pressure pulsation of the diffuser in a nuclear reactor coolant pump were investigated by the numerical simulation with experimental validation. Pressure pulsation signals measured synchronously from sensors mounted on the radial diffuser of a model pump were analyzed via Welch's method. Frequency components induced by the rotor-stator interaction can be revealed by the diameter mode analysis method. The pressure pulsation of the diffuser is dominated by the blade passing frequency and its harmonics, which are free from the effect of flow rate and rotational speed while the corresponding amplitudes are easily affected by different operational conditions and measuring positions. The non-uniformity is much more affected by the rotational speed than the flow rate. This research is helpful for further work to reduce the pressure pulsation for the reactor coolant pump.
Song Huang;Yu Song;Junlian Yin;Rui Xu;Dezhong Wang
Nuclear Engineering and Technology
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제55권4호
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pp.1310-1323
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2023
A reactor coolant pump (RCP) is essential for transporting coolant in the primary loop of pressurized water reactors. In the advanced passive reactor, the absence of a long pipeline between the steam generator and RCP serves as a transition section, resulting in a non-uniform flow field at the pump inlet. Therefore, the characteristics of the pump should be investigated under non-uniform flow to determine its influence on the pump. In this study, the pressure pulsation characteristics were examined in the time and frequency domains, and the sources of low-frequency and high-amplitude signals were analyzed using wavelet coherence analysis and numerical simulation. From computational fluid dynamics (CFD) results, non-uniform inflow has a great effect on the flow structures in the pump's inlet. The pressure pulsation in the pump at the rated flow increased by 78-128.7% under the non-uniform inflow condition in comparison with that observed under the uniform inflow condition. Furthermore, a low-frequency signal with a high amplitude was observed, whose energy increased significantly under non-uniform flow. The wavelet coherence and CFD analysis verified that the source of this signal was the low-frequency pulsating vortex under the steam generator.
A majority of piping vibration problems are induced by internal fluid pulsation; turbulent flow, vortex shedding at internal discontinuities, and pressure pulsation at equipment nozzles. The pulsation at the pressure sources resonates acoustically with the piping and the amplified pressure pulsation can generate shell mode vibration in the piping. Reheater attemperator piping supplies water from feedwater pump to reheater attemperator to control the boiler temperature. In normal operating condition, the high frequency shell mode vibration occurred in the piping with the high level of sound(105 ${\sim}$ 117 dB). The vibration sources are pressure pulsation in the pump nozzle and the frequencies are related to the blade passing frequencies. The objects of this paper are to analyze the cause of the high frequency vibration and to establish corrective actions.
Power steering oil pump is generally used to support the power to steering system of most kinds of vehicle. The noise caused by power steering ell pump make passenger to be uncomfortable, because its frequency is higher than that is produced by engine. In this paper, the field test of real car was carried out to analyze the phenomenon of the pump noise, and the lab test was also performed to survey the dynamic characteristics of pump assembly. The results of the series of tests show that frequency range of 600-800㎐ should be dealt with to reduce the pump noise. After four cases of design changes were carried out to actually reduce the noise and tested in condition of partial assembly. Some improvement can be gotten from a certain design change.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제13권1호
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pp.794-803
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2021
The instantaneous acceleration affects the performance of the water-jet pump obviously. Here, based on the user-defined function, the method to simulate the inner flow in water-jet pumps under acceleration conditions was established. The effects of two different acceleration modes (linear acceleration and exponential acceleration) and three kinds of different acceleration time (0.5s, 1s and 2s) on the performance of the water-jet pump were analyzed. The results show that the thrust and the pressure pulsation under exponential acceleration are lower than that under linear acceleration at the same time; the vapor volume fraction in the impeller under linear acceleration is 27.3% higher than that under exponential acceleration. As the acceleration time increases, the thrust gradually increases and the pressure pulsation amplitude at the impeller inlet and outlet gradually decreases, while the law of pressure pulsation is the opposite at the diffuser outlet. The main frequency of pressure pulsation at the impeller outlet is different under different acceleration time. The research results can provide some reference for the optimal design of water-jet pumps.
액체로켓엔진용 연료펌프의 캐비테이션 시험 중 입출구 배관과 펌프 케이싱에서 계측된 고주파 신호를 분석하였다. 각각의 데이터의 RMS 값을 캐비테이션 수에 따라 표현하였다. 측정 결과는 산화제펌프의 결과와 비교하였으며, 캐비테이션 불안정성의 영향도 검토하였다. 산화제펌프와 연료펌프 고주파 신호 사이에 유사성이 확인되었다. 또한, 캐비테이션 불안정성은 연료펌프 출구 배관 압력섭동에 영향을 주었다.
In this paper, an expansion-resonator type pulsation attenuator is proposed to absorb and attenuate flow an pressure ripple with high frequencies generated from hydraulic control systems. The basic principle of a pulsation attenuator proposed here is applied to propagation, reflection, absorption of pressure waves at the cross section of discontinuity and resonance in the pipeline. It has advantage of the compact size and high degree fo freedom for installation in hydraulic systems. The design scheme based on distributed parameter pipeline system with dissipative viscous compressible model is developed. To investigate the reduction of flow and pressure ripple with high frequencies produced by swash plate type axial piston pump, two kinds of attenuators are manufactured. It is experimently confirmed that the spectral intensity of flow and pressure ripple with high frequencies from the pump are reduced up to about 20$^{\circ}$~30dB by using attenuators proposed here. The calculated results were in good agreement with the measured values. From there sults of this study, it is shown that an expansion-resonator type pulsation attenuator is effective in a wide frequency ranges to attenuate the flow and pressure ripple from hydraulic components.
액체로켓엔진용 산화제펌프의 캐비테이션 시험 중 입출구 배관과 펌프 케이싱에서 계측된 고주파 신호를 분석하였다. 각각의 데이터의 RMS 값을 캐비테이션 수에 따라 표현하였다. 회전수 동기 주파수와 날개 개수 성분, 캐비테이션 불안정성 주파수의 RMS를 계산하였다. 입구 배관의 압력섭동은 캐비테이션 불안정성의 영향을 받았다. 출구 배관의 경우 3x 성분이 탁월하였는데, 인듀서에서 발생한 3x 성분이 임펠러에서 증폭된 결과로 해석된다. 케이싱에 부착된 가속도계에서도 캐비테이션 불안정성에 해당하는 주파수가 확인되었다.
액체로켓엔진용 산화제펌프의 캐비테이션 시험 중 입출구 배관과 펌프 케이싱에서 계측된 고주파 신호를 분석하였다. 각각의 데이터의 RMS 값을 캐비테이션 수에 따라 표현하였다. 또한 회전수 동기 주파수와 날개 개수 성분, 캐비테이션 불안정성 주파수의 크기를 검토하였다. 입출구 배관의 압력섭동은 캐비테이션 불안정성의 영향을 받았다. 출구 배관의 신호에서는 인듀서 날개 주파수인 3x 성분이 탁월하였다. 이러한 현상은 임펠러의 날개 개수가 인듀서의 날개 개수의 배수인 것과 관계가 있는 것으로 추정된다. 케이싱에 부착된 가속도계에서도 캐비테이션 불안정성 주파수가 확인되었다.
The pumping of coolant in a liquid metal fast reactor may be performed with an annular linear induction electro-magnetic (EM) pump. Linear induction pumps use a traveling magnetic field wave created by poly-phase currents, and the induced currents and their associated magnetic field generate a Lorentz force, whose effect can be the pumping of the liquid metal. The flow behaviors in the pump are very complex, including a time-varying Lorentz force and pressure pulsation, because an induction EM pump has time-varying magnetic fields and the induced convective currents that originate from the flow of the liquid metal. These phenomena lead to an instability problem in the pump arising from the changes of the generated Lorentz forces along the pump's geometry. Therefore, a magneto-hydro-dynamics (MHD) analysis is required for the design and operation of a linear induction EM pump. We have developed a time-harmonic 2-dimensional axisymmetry MHD analysis method based on the Maxwell equations. This paper describes the analysis and numerical method for obtaining solutions for some MHD parameters in an induction EM pump. Experimental test results obtained from an induction EM pump of CLIP-150 at the STC "Sintez," D.V. Efremov Institute of Electro-physical Apparatus in St. Petersburg were used to validate the method. In addition, we investigated some characteristics of a linear induction EM pump, such as the effect of the convective current and the double supply frequency (DSF) pressure pulsation. This simple model overestimated the convective eddy current generated from the sodium flow in the pump channel; however, it had a similar tendency for the measured data of the pump performance through a comparison with the experimental data. Considering its simplicity, it could be a base model for designing an EM pump and for evaluating the MHD flow in an EM pump.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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