[发明专利]轴向压力流与周向剪切流交互影响彼此间隙流动阻力的测试装置及方法

说明书

本发明提供了一种轴向压力流与周向剪切流交互影响彼此间隙流动阻力的测试装置及方法，可以克服端盖动密封作用于转子的摩擦力、端面间隙流体作用于飞轮的阻力转矩，测量不同流道结构、转子转速、过流表面、轴向流量下的泰勒‑库特‑泊肃叶流作用于飞轮圆柱面上轴向力及力矩，从而研究轴向压力流与周向剪切流对轴向流动阻力及周向阻力矩的交互影响规律，为大功率屏蔽电机主泵的屏蔽电机段流道结构的设计与优化提供技术参数。

技术领域

本发明涉及机械测试装置设计的技术领域，具体涉及轴向压力流与周向剪切流交互影响彼此间隙流动阻力的测试装置及方法。

背景技术

核主泵作为核反应堆堆芯冷却剂冷却介质循环的动力源，被誉为核反应堆的心脏。目前在役核反应堆主泵，多采用轴封泵作为堆芯冷却剂主泵。历次核事故的出现对核电安全提出了更高的要求，为了从原理上提高系统安全性，曾被广泛使用的轴封泵因其高压动密封这一技术难点而被无泄漏的屏蔽泵代替，出现在第三代核电技术上。屏蔽式主泵通过压力边界的转换，将高温高压流体引入电机内部，采用静密封代替动密封，用完整的压力边界替代了轴封泵中不完整的压力边界，从而提高了堆芯安全性。

然而将高温高压高辐射的流体引入电机内部，将会严重影响电机绕组的绝缘性能，因此在主泵电机定转子之间分别增加了一层屏蔽套结构，然而屏蔽套由于电磁涡流的作用将会产生大量的热。如果这些热量不能及时被带走将会导致电机内部温度升高、水润滑轴承润滑液温度升高，从而对电机和轴承的等关键部件的正常运行带来严重危害。因此需要通入低温冷却介质进入电机定转子间隙间将热量带走。

然而定转子屏蔽套间隙的流动为间隙旋流，轴向压力流动与轴向剪切流动相互耦合。周向剪切流动会显著增大轴向流动的阻力，从而导致轴向流量减少；轴向流动也会对周向的阻力转矩造成影响，从而影响主泵惰转性能和功耗。因此发明将研究轴向压力流动与周向剪切流动对彼此流动阻力的交互影响规律，为屏蔽电机主泵内冷流道系统的结构设计与优化提供技术参数。

发明内容

本发明目的在于提供泰勒-库特-泊肃叶流动中轴向压力流与周向剪切流交互影响彼此流阻的测试装置，以补充现有技术难于准确测量间隙环流中轴向压力流动与周向剪切流动对轴向流动阻力与周向流动阻力转矩的交互影响规律，从而难以为大功率屏蔽电机主泵内冷流道系统的结构设计与优化提供技术参数的技术性问题。

本发明目的通过以下方式实现：

一种轴向压力流与周向剪切流交互影响彼此间隙流动阻力的测试装置，包括上端盖、下端盖、外壳、转轴，所述上端盖、下端盖盖设在所述外壳的上、下端上组成一封闭腔室；所述转轴的上、下端分别穿设在所述上端盖和下端盖上，且相对于所述上端盖和下端盖转动，所述转轴还连接外部驱动装置连接；所述下端盖上设有液体流进孔，所述上端盖上设有液体流出孔，所述液体流出孔上设置有流量计；

所述封闭腔室内设置同轴套设在转轴上的上流体隔离件、下流体隔离件、飞轮、多轴力传感器；所述飞轮为一密闭的中空结构，所述多轴力传感器位于所述飞轮内，且所述多轴力传感器与所述转轴固定连接，所述多轴力传感器又与所述飞轮固定连接；所述上流体隔离件和所述下流体隔离件分别盖设在所述飞轮的上下端上，且与所述飞轮之间无力的传递；所述上流体隔离件和下流体隔离件与所述转轴固定连接。

较佳地，所述飞轮的上端边缘处与所述上流体隔离件下端边缘处、所述飞轮的下端边缘处与所述下流体隔离件上端边缘处均设置有相匹配穿插的齿状结构。

较佳地，所述飞轮上端边缘上设置有第一凸起结构，所述上流体隔离件下端边缘上设置有与第一凸起结构相匹配的第一凹槽结构，所述第一凸起结构伸进所述第一凹槽结构内；

所述飞轮下端边缘上设置有第二凹槽结构，所述下流体隔离件上端边缘上设置有与第二凹槽结构相匹配的第二凸起结构，所述第二凸起结构伸进所述第二凹槽结构内。