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随着中国能源需求的持续增长和PM2.5、碳排放等环境问题的日益严峻,核能作为一种高效清洁能源越来越得到重视,也将成为取代传统化石能源、实现节能减排目标的重要选择。清华大学设计的球床型模块式高温气冷堆具有高热效率和固有安全性的特点,是安全性最高的核电堆型之一。而主氦风机作为高温气冷堆一回路唯一的能动设备,驱动氦气冷却剂在一回路系统循环,传递堆芯热量,对高温气冷堆经济性和安全性的保证起到了举足轻重的作用。但目前关于主氦风机的气动性能,尤其是对扩压器优化和叶轮——扩压器的动静翼干涉产生的非定常流动研究较少,对其中存在的压力脉动现象认识不够。扩压器是主氦风机的主要气动部件,本文将对此进行一些定常流和非定常流研究。本文针对主氦风机导叶入口安装角的几何优化进行了研究。通过对比不同导叶入口安装角下的主氦风机在不同流量下的外特性参数及流场分布,本文得出了与主氦风机叶轮相适的扩压器几何优化方案,并获得了更详细的流动机理。本文研究表明:(1)本文所涉及主氦风机的最佳导叶出口安装角为16°,可使主氦风机在各流量下满足200kPa的压升要求,并获得较高的等熵效率;(2)由进出口静压升和等熵效率得到的同一流量下的较优导叶入口安装角的范围是一致的;(3)导叶入口安装角过小或过大容易导致导叶流道内大范围旋涡的产生,或者使导叶出口出现周向范围较大的低速区域,从而使导叶流道内氦气的减速和扩压效果变差、流动损失增加,最终导致主氦风机进出口静压升和等熵效率的降低。本文通过主氦风机在设计流量下的非定常流计算,可得到主氦风机流道内各监测点在不同时刻的压力,然后利用快速傅里叶变换方法研究各监测点的压力脉动情况,得出流道内压力脉动的主要频率和幅值沿径向、周向的变化规律。本文研究表明:(1)叶轮流道内压力脉动的主要频率为1到4倍和17倍转频,其中3倍频下的幅值最高。(2)导叶流道内压力脉动的主要频率为2、3、4、6和17倍转频,其中3倍频下的幅值最高。