一种建筑物内部水淹的模拟系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种建筑物内部水淹的模拟系统及方法，该方法首先根据研究工况开展典型情况物理模型试验；基于SPH方法进行水动力数学模型的建模，采用物理模型试验结果对其进行率定和验证；然后采用经过验证的数学模型开展水淹事件数值模拟计算；分析和处理数值计算结果，获得水淹特征以及水体运动过程三维演示动画。本发明专利技术采用无网格的光滑粒子动力学方法模拟水淹三维动态过程，该方法适于计算液面大变形问题，避免了网格方法在水体翻转、破碎等复杂情况下追踪自由液面时易于产生失真的不足。核岛厂房建筑物结构复杂，计算量大，该方法通过并行计算解决计算效率问题，实现了核岛厂房建筑物内部水淹的精确计算。

A Simulating System and Method of Flooding in Buildings

【技术实现步骤摘要】
一种建筑物内部水淹的模拟系统及方法
本专利技术属于核电站核岛厂房设计技术，具体为一种针对核岛厂房所进行的建筑物内部水淹模拟系统及方法。
技术介绍
核岛内部水淹是系统和设备的一种共模故障，核电站设计必须考虑这种潜在危害。包括福岛事件中因外部水淹导致的内部水淹也引起了国家核安全局和行业专家的重视。以我国目前在役的M310主力堆型为例，其内部水淹防护设计虽从确定论的角度进行了分析，但是缺少水淹发生后水体在建筑物内的漫延路径以及水淹高度的分析。因此，需要对水淹模型的精确度、数据准确性等方面进行试验验证，严格按照厂房实际条件进行水淹数值模拟，准确反映水淹时间和高度，为核岛内部水淹的分析研究提供数据支持及保障。SPH(SmoothedParticleHydrodynamics)是光滑粒子流体动力学方法的缩写，是在近20多年来逐步发展起来的一种无网格方法。该方法的基本思想是将连续的流体(或固体)用相互作用的质点组来描述，各个物质点上承载各种物理量，包括质量、速度等，通过求解质点组的动力学方程和跟踪每个质点的运动轨道，求得整个系统的力学行为。由于SPH方法中质点之间不存在网格关系，因此它可避免极度大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种建筑物内部水淹的模拟系统，包括：物理试验模型，用于根据模拟条件开展物理试验，作为数学模拟结果的验证依据；水动力建模模块，用于根据建筑物相关信息以及水淹源信息，基于SPH方法进行水动力数学模型的建模；验证模块，用于根据物理试验模型的试验结果，对水动力数学模型进行率定和验证；计算模块，用于采用经过验证的水动力数学模型根据计算要求开展水淹事件模拟计算；后处理模块，用于根据模拟计算结果量化给出水淹过程中水位随时间的变化过程，并制作三维动态演示。

【技术特征摘要】
1.一种建筑物内部水淹的模拟系统，包括：物理试验模型，用于根据模拟条件开展物理试验，作为数学模拟结果的验证依据；水动力建模模块，用于根据建筑物相关信息以及水淹源信息，基于SPH方法进行水动力数学模型的建模；验证模块，用于根据物理试验模型的试验结果，对水动力数学模型进行率定和验证；计算模块，用于采用经过验证的水动力数学模型根据计算要求开展水淹事件模拟计算；后处理模块，用于根据模拟计算结果量化给出水淹过程中水位随时间的变化过程，并制作三维动态演示。2.如权利要求1所述的建筑物内部水淹的模拟系统，其特征在于所述物理试验模型是依据建筑物结构特点和内部水淹源信息，按重力相似准则进行设计，结合试验结构尺度及设备性能确定模型长度比尺，设置满足试验条件的流量、粗糙度进行淹水试验。3.如权利要求2所述的建筑物内部水淹的模拟系统，其特征在于：选用有机玻璃作为模型材料，物理试验设备包括水流量控制设备和超声波水位测量系统，所述水流量控制设备包括蓄水池、水泵、电磁流量计、压力计、调剂管路。4.如权利要求1所述的建筑物内部水淹的模拟系统，其特征在于：所述水动力建模模块在建模中依据的建筑物相关信息包括建筑物结构、门类型、门槛、孔洞、楼梯；水淹源信息包括水淹源的流量大小及水流方向。5.如权利要求1所述的建筑物内部水淹的模拟系统，其特征在于：所述计算模块在配备专业GPU科学运算加速设备的计算机上采用并行技术完成水淹事件模拟计算。6.如权利要求1所述的建筑物内部水淹的模拟系统，其特征在于：所述后处理模块采用ParaView软件直接读取计算模块的计算结果，并制作成三维演示动画。7.一种建筑物内部水淹的模拟方法，包括如下步骤：(S1)根据模拟条件开展物理试验，作为数学模拟结果的验证依据；(S2)根据建筑物相关信息以及水淹源信息，基于SPH方法进行水动力数学模型的建模；(S3)根据物理试验模型的试验结果，对水动力数学模型进行率定和验证；(S4)采用经过验证的水动力数学模型根据计算要求开展水淹事件模拟计算；(S5)根据模拟计算结果量化给出水淹过程中水位随时...

【专利技术属性】
技术研发人员：严冰，张手琴，刘刚，崔成，徐国飞，赵振晖，王付军，杨华，李怀远，陈昊阳，许克凤，杜广，
申请(专利权)人：中国核电工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11