两相流流体网络水力热力耦合计算分析
发布时间：2021-03-30 08:21
根据核电厂流体系统设计、安全分析与高精度仿真计算验证的需要,针对核电厂二回路系统蒸汽参数变化剧烈等两相流问题,进行了两相流流体网络水力热力耦合分析模型及算法研究,建立了一种能够准确响应流体网络中热力参数剧烈动态变化过程的两流体模型,并结合先进的编程技术实现软件开发。验证结果表明耦合模型能够实现两相流流体网络的稳态和瞬态分析,与传统求解方式相比,耦合模型仿真趋势更合理,更符合真实情况,可适用于各种拓扑结构的两相流流体网络的仿真计算。
【文章来源】：核动力工程. 2020,41(S2)北大核心EICSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
质量传递过程示意图Fig.1DiagramofMassTransferProcess
FullPivLU无计算精确度高，速度慢JacobiSVD无计算精确度高，速度慢LLT系数矩阵正定求解速度快SparseLU系数矩阵为方阵减少存储空间共轭梯度法系数矩阵对称正定主要用于解决大型对称问题、能够评估解的误差量雅克比迭代法系数矩阵严格对角占优无高斯-赛德尔迭代法系数矩阵严格对角占优无3具体实现基于以上研究基础，整合图形化建模和数值计算2大功能，采用目前流行的面向对象编程技术及C++编程语言[6]，将流体网络基本单元的属性参数分别包装在各个基本类中（图2），每个流网基本单元都对应一个基本类，通过类的合理组合就可以构造出完整的流体网络计算程序。4算例验证以典型分支管网为对象，对比Jtopmeret和两相流网仿真程序的计算结果，验证两相流网计算软件的准确性和稳定性。典型分支管网的网络结图2程序中关键类的派生关系Fig.2DerivationofKeyClassesinCode
8核动力工程Vol.41.S2.2020构如图3所示。图3中分支管网的内部节点长度为2m，内径为0.2m，管网入口压力边界PE1的压力值为10MPa，温度为311℃，入口处的水位为0.06m；管网出口压力边界PE2的压力值为9MPa。软件中分支管网的详细参数设置见表2。图3典型分支管网的网络结构Fig.3NetworkStructureofTypicalBranchPipe1~8—管网节点和流线的编号当程序运行在45s的时候，分支管网系统处于稳态工况，此时将PE2由9MPa跃迁降低为5MPa，直到95s时，分支管网系统达到了新的稳态，此时再将PE2恢复为9MPa，等到151s时分支管网系统才再次稳定下来，继续将入口边界的液相比焓值由1407kJ/kg跃迁提高至1688kJ/kg。基于表2中的参数设置，分别采用Jtopmeret软件和两相流流体网络仿真软件进行该流体网络模拟仿真计算，表3、表4及图4给出了部分模拟计算结果。通过与参考程序Jtopmeret对比分析，本文开发的两相流流体网络仿真软件与Jtopmeret软件的稳态关键参数计算值都非常一致，相对误差都在可接受范围内；瞬态计算结果基本与实际物理过程一致。此算例验证了本文开发的两相流流体网络仿真软件能够正确模拟两相流流体在分支管网内的流动过程以及相间传热、传质过程，且软件也具有较好的稳定性。5结论本文以两流体模型为理论依据建立了一种既能准确反映流体网络动态过程，又能实现快速运表2流体网络中的参数设置Tab.2ParameterSettingsofFlowNetwork参数PE1PE2节点1节点2、节点5节点3、节点6节点4压力/MPa1099.89.69.49.2水位/m0.060.060.060.060.060.06
【参考文献】：
期刊论文
[1]压水堆核电站热工水力系统程序的研发现状与趋势[J]. 刘志弢,秦本科,解衡,王炳华. 原子能科学技术. 2009(11)
[2]仿真培训系统流体网络的动态仿真模型与实时仿真方法综述[J]. 吴靖. 电站系统工程. 1998(06)
[3]热工流体网络的实时仿真模型及其算法[J]. 蔡瑞忠,张力,谢茂清,朱文,李天铎. 系统仿真学报. 1992(04)
本文编号：3109205
【文章来源】：核动力工程. 2020,41(S2)北大核心EICSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
质量传递过程示意图Fig.1DiagramofMassTransferProcess
FullPivLU无计算精确度高，速度慢JacobiSVD无计算精确度高，速度慢LLT系数矩阵正定求解速度快SparseLU系数矩阵为方阵减少存储空间共轭梯度法系数矩阵对称正定主要用于解决大型对称问题、能够评估解的误差量雅克比迭代法系数矩阵严格对角占优无高斯-赛德尔迭代法系数矩阵严格对角占优无3具体实现基于以上研究基础，整合图形化建模和数值计算2大功能，采用目前流行的面向对象编程技术及C++编程语言[6]，将流体网络基本单元的属性参数分别包装在各个基本类中（图2），每个流网基本单元都对应一个基本类，通过类的合理组合就可以构造出完整的流体网络计算程序。4算例验证以典型分支管网为对象，对比Jtopmeret和两相流网仿真程序的计算结果，验证两相流网计算软件的准确性和稳定性。典型分支管网的网络结图2程序中关键类的派生关系Fig.2DerivationofKeyClassesinCode
8核动力工程Vol.41.S2.2020构如图3所示。图3中分支管网的内部节点长度为2m，内径为0.2m，管网入口压力边界PE1的压力值为10MPa，温度为311℃，入口处的水位为0.06m；管网出口压力边界PE2的压力值为9MPa。软件中分支管网的详细参数设置见表2。图3典型分支管网的网络结构Fig.3NetworkStructureofTypicalBranchPipe1~8—管网节点和流线的编号当程序运行在45s的时候，分支管网系统处于稳态工况，此时将PE2由9MPa跃迁降低为5MPa，直到95s时，分支管网系统达到了新的稳态，此时再将PE2恢复为9MPa，等到151s时分支管网系统才再次稳定下来，继续将入口边界的液相比焓值由1407kJ/kg跃迁提高至1688kJ/kg。基于表2中的参数设置，分别采用Jtopmeret软件和两相流流体网络仿真软件进行该流体网络模拟仿真计算，表3、表4及图4给出了部分模拟计算结果。通过与参考程序Jtopmeret对比分析，本文开发的两相流流体网络仿真软件与Jtopmeret软件的稳态关键参数计算值都非常一致，相对误差都在可接受范围内；瞬态计算结果基本与实际物理过程一致。此算例验证了本文开发的两相流流体网络仿真软件能够正确模拟两相流流体在分支管网内的流动过程以及相间传热、传质过程，且软件也具有较好的稳定性。5结论本文以两流体模型为理论依据建立了一种既能准确反映流体网络动态过程，又能实现快速运表2流体网络中的参数设置Tab.2ParameterSettingsofFlowNetwork参数PE1PE2节点1节点2、节点5节点3、节点6节点4压力/MPa1099.89.69.49.2水位/m0.060.060.060.060.060.06
【参考文献】：
期刊论文
[1]压水堆核电站热工水力系统程序的研发现状与趋势[J]. 刘志弢,秦本科,解衡,王炳华. 原子能科学技术. 2009(11)
[2]仿真培训系统流体网络的动态仿真模型与实时仿真方法综述[J]. 吴靖. 电站系统工程. 1998(06)
[3]热工流体网络的实时仿真模型及其算法[J]. 蔡瑞忠,张力,谢茂清,朱文,李天铎. 系统仿真学报. 1992(04)
本文编号：3109205
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3109205.html
