一種自然循環蒸汽發生器的熱傳導建模與計算方法

2023-09-16 15:42:40 3

一種自然循環蒸汽發生器的熱傳導建模與計算方法
【專利摘要】本發明公開了一種自然循環蒸汽發生器的熱傳導建模與計算方法。基於圓筒壁無內熱源一維導熱微分方程通過將自然循環蒸汽發生器傳熱管和汙垢中的溫度分布表示為傳熱管一次側壁溫、二次側壁溫和汙垢外表面溫度的函數，並假定動態過程中傳熱管和汙垢處於準穩態過程，將求解偏微分方程的問題轉換為求解常微分方程；另外，熱傳導和流體熱工水力耦合時採用了鬆耦合計算方法，在保證模型精度的基礎上，大大減少了仿真計算的工作量，實現了自然循環蒸汽發生器熱傳導的快速計算，有利於自然循環蒸汽發生器乃至核動力裝置高精度實時仿真計算的實現，對於指導核電站機組的安全、可靠運行具有重要意義。
【專利說明】一種自然循環蒸汽發生器的熱傳導建模與計算方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬於蒸汽發生器【技術領域】，更具體地，涉及一種自然循環蒸汽發生器的熱 傳導建模與計算方法。

【背景技術】
[0002] 自然循環蒸汽發生器是核電站動力裝置一、二迴路熱交換的樞紐，其類型通常為 立式U形管式，一次側流體在傳熱管內流動，二次側給水和汽水分離器分離出的水通過下 降段，衝刷傳熱管，後沿傳熱管外縱向流動，在一次側流體的加熱下，經歷單相水、汽液兩 相，最後通過汽水分離器，得到飽和蒸汽，最後通過汽輪做功帶動發電機發電。
[0003] 作為核電站能量交換的關鍵設備，實現自然循環蒸汽發生器的實時仿真是整個核 動力裝置實現實時仿真的前提條件，這對於指導核電站機組的安全、可靠運行具有重要意 義。為了實現核電站動力裝置仿真系統的實時仿真，需要提高自然循環蒸汽發生器仿真計 算的速度，通常的方式有兩種：一種是選擇高CPU主頻的計算機作為仿真程序運行的主機； 另一種是選擇合適的計算模型和算法。
[0004] 當前計算機單CPU主頻難以提高，計算速度的提高基本通過多CPU並行計算來實 現，而核動力裝置系統仿真由於串行計算的程度很高，通過並行計算難以有效提升仿真系 統的運行速度。因此自然循環蒸汽發生器仿真計算速度的提高，關鍵是選擇合適的傳熱管 熱傳導仿真計算方法，以及熱傳導和流體熱工水力耦合算法。
[0005] 傳統的蒸汽發生器傳熱管熱傳導的精確計算通常採用有限差分法，即首先利用有 限差分法對蒸汽發生器的熱傳導微分方程進行徑向差分處理，然後對時間求解得到傳熱管 中溫度的分布。當差分網格劃分粗糙時，計算誤差較大，而當劃分較細時，計算量較大，計算 速度較慢。在進行蒸汽發生器熱傳導和流體熱工水力耦合計算時，還可採用計算精度很高 的吉爾算法，但是由於其為隱式算法，動態仿真時計算量很大，無法滿足實時仿真的需要。 因此，精確度和計算速度成為自然循環蒸汽發生器高精度實時仿真的一對較難解決的矛 盾。


【發明內容】

[0006] 針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種自然循環蒸汽發生器的 熱傳導建模與計算方法，在保證較高計算精度的基礎上，實現了自然循環蒸汽發生器熱傳 導的快速計算，有利於自然循環蒸汽發生器乃至核動力裝置高精度實時仿真計算的實現， 對於指導核電站機組的安全、可靠運行具有重要意義。
[0007] 為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種自然循環蒸汽發生器的熱 傳導建模與計算方法，其特徵在於，包括如下步驟：
[0008] (l)n = 0,初始化當前時刻η的傳熱管一次側壁溫f、傳熱管二次側壁溫和汙 垢外表面溫度

【權利要求】

【文檔編號】G06F17/50GK104091036SQ201410373080
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月31日 優先權日:2014年7月31日
【發明者】劉現星, 陳保同, 劉翠英, 劉志宏, 王長傑, 郭研, 範迎九 申請人:中國船舶重工集團公司第七一九研究所