根據(jù)核電廠流體系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安全分析與高精度仿真計(jì)算驗(yàn)證的需要,針對(duì)核電廠二回路系統(tǒng)蒸汽參數(shù)變化劇烈等兩相流問題,進(jìn)行了兩相流流體網(wǎng)絡(luò)水力熱力耦合分析模型及算法研究,建立了一種能夠準(zhǔn)確響應(yīng)流體網(wǎng)絡(luò)中熱力參數(shù)劇烈動(dòng)態(tài)變化過程的兩流體模型,并結(jié)合先進(jìn)的編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)軟件開發(fā)。驗(yàn)證結(jié)果表明耦合模型能夠?qū)崿F(xiàn)兩相流流體網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)分析,與傳統(tǒng)求解方式相比,耦合模型仿真趨勢(shì)更合理,更符合真實(shí)情況,可適用于各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的兩相流流體網(wǎng)絡(luò)的仿真計(jì)算。 

【文章來源】：核動(dòng)力工程. 2020,41(S2)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

質(zhì)量傳遞過程示意圖Fig.1DiagramofMassTransferProcess

FullPivLU無計(jì)算精確度高，速度慢JacobiSVD無計(jì)算精確度高，速度慢LLT系數(shù)矩陣正定求解速度快SparseLU系數(shù)矩陣為方陣減少存儲(chǔ)空間共軛梯度法系數(shù)矩陣對(duì)稱正定主要用于解決大型對(duì)稱問題、能夠評(píng)估解的誤差量雅克比迭代法系數(shù)矩陣嚴(yán)格對(duì)角占優(yōu)無高斯-賽德爾迭代法系數(shù)矩陣嚴(yán)格對(duì)角占優(yōu)無3具體實(shí)現(xiàn)基于以上研究基礎(chǔ)，整合圖形化建模和數(shù)值計(jì)算2大功能，采用目前流行的面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)及C++編程語言[6]，將流體網(wǎng)絡(luò)基本單元的屬性參數(shù)分別包裝在各個(gè)基本類中（圖2），每個(gè)流網(wǎng)基本單元都對(duì)應(yīng)一個(gè)基本類，通過類的合理組合就可以構(gòu)造出完整的流體網(wǎng)絡(luò)計(jì)算程序。4算例驗(yàn)證以典型分支管網(wǎng)為對(duì)象，對(duì)比Jtopmeret和兩相流網(wǎng)仿真程序的計(jì)算結(jié)果，驗(yàn)證兩相流網(wǎng)計(jì)算軟件的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。典型分支管網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)圖2程序中關(guān)鍵類的派生關(guān)系Fig.2DerivationofKeyClassesinCode

8核動(dòng)力工程Vol.41.S2.2020構(gòu)如圖3所示。圖3中分支管網(wǎng)的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)長度為2m，內(nèi)徑為0.2m，管網(wǎng)入口壓力邊界PE1的壓力值為10MPa，溫度為311℃，入口處的水位為0.06m；管網(wǎng)出口壓力邊界PE2的壓力值為9MPa。軟件中分支管網(wǎng)的詳細(xì)參數(shù)設(shè)置見表2。圖3典型分支管網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)Fig.3NetworkStructureofTypicalBranchPipe1~8—管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和流線的編號(hào)當(dāng)程序運(yùn)行在45s的時(shí)候，分支管網(wǎng)系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)工況，此時(shí)將PE2由9MPa躍遷降低為5MPa，直到95s時(shí)，分支管網(wǎng)系統(tǒng)達(dá)到了新的穩(wěn)態(tài)，此時(shí)再將PE2恢復(fù)為9MPa，等到151s時(shí)分支管網(wǎng)系統(tǒng)才再次穩(wěn)定下來，繼續(xù)將入口邊界的液相比焓值由1407kJ/kg躍遷提高至1688kJ/kg。基于表2中的參數(shù)設(shè)置，分別采用Jtopmeret軟件和兩相流流體網(wǎng)絡(luò)仿真軟件進(jìn)行該流體網(wǎng)絡(luò)模擬仿真計(jì)算，表3、表4及圖4給出了部分模擬計(jì)算結(jié)果。通過與參考程序Jtopmeret對(duì)比分析，本文開發(fā)的兩相流流體網(wǎng)絡(luò)仿真軟件與Jtopmeret軟件的穩(wěn)態(tài)關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算值都非常一致，相對(duì)誤差都在可接受范圍內(nèi)；瞬態(tài)計(jì)算結(jié)果基本與實(shí)際物理過程一致。此算例驗(yàn)證了本文開發(fā)的兩相流流體網(wǎng)絡(luò)仿真軟件能夠正確模擬兩相流流體在分支管網(wǎng)內(nèi)的流動(dòng)過程以及相間傳熱、傳質(zhì)過程，且軟件也具有較好的穩(wěn)定性。5結(jié)論本文以兩流體模型為理論依據(jù)建立了一種既能準(zhǔn)確反映流體網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)過程，又能實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)表2流體網(wǎng)絡(luò)中的參數(shù)設(shè)置Tab.2ParameterSettingsofFlowNetwork參數(shù)PE1PE2節(jié)點(diǎn)1節(jié)點(diǎn)2、節(jié)點(diǎn)5節(jié)點(diǎn)3、節(jié)點(diǎn)6節(jié)點(diǎn)4壓力/MPa1099.89.69.49.2水位/m0.060.060.060.060.060.06

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]壓水堆核電站熱工水力系統(tǒng)程序的研發(fā)現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J]. 劉志弢,秦本科,解衡,王炳華.  原子能科學(xué)技術(shù). 2009(11)
[2]仿真培訓(xùn)系統(tǒng)流體網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)仿真模型與實(shí)時(shí)仿真方法綜述[J]. 吳靖.  電站系統(tǒng)工程. 1998(06)
[3]熱工流體網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)仿真模型及其算法[J]. 蔡瑞忠,張力,謝茂清,朱文,李天鐸.  系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào). 1992(04)



本文編號(hào)：3109205