Коррозия лопаток насоса жидкого металла под воздействием расплавленных солей

Катастрофический отказ насоса с жидким металлом внутри реактора на расплавленных солях выявил закономерность ускоренной коррозии лопастей рабочего колеса. Высокотемпературные соли в сочетании с циклическими механическими нагрузками привели к преждевременной деградации материала. Этот случай иллюстрирует проблемы усталости в экстремальных условиях, где синергия химического воздействия и механического напряжения ускоряет исчерпание ресурса компонентов.

CFD-симуляция и анализ напряжений для прогнозирования отказов 🔬

Для решения этой проблемы был применен междисциплинарный рабочий процесс. Сначала с помощью Ansys CFX была смоделирована вычислительная гидродинамика (CFD) для имитации характера потока жидкого металла и распределения температуры по поверхности лопасти. Результаты выявили зоны высокой скорости и рециркуляции, где концентрируются соли. Впоследствии тепловая и pressure нагрузка были перенесены в модель конечных элементов в Siemens NX для расчета эквивалентных напряжений. Наложение этих зон высокого напряжения на области наибольшей концентрации солей позволило определить критические точки зарождения коррозионной усталости.

3D-визуализация и валидация с помощью реальных испытаний 🛠️

Трехмерная реконструкция износа с помощью Volume Graphics позволила сравнить смоделированный профиль эрозии с реальной отказавшей лопастью. Корреляция превысила 85%, что подтвердило прогностическую модель. Эта методология демонстрирует, что интеграция CFD и анализа напряжений не только объясняет отказ, но и позволяет перепроектировать геометрию лопасти для уменьшения точек застоя солей, продлевая срок службы компонента в условиях экстремальной эксплуатации.

Какие свойства материала вы бы назначили?