先导式安全阀动态特性分析的建模方法以及获得的模型技术

本发明专利技术公开了先导式安全阀动态特性分析的建模方法和模型，步骤M1、搭建整体仿真模型草图：根据先导式安全阀原理图，搭建先导式安全阀的各子阀门的仿真模型，再将各子阀门的仿真模型按照先导式安全阀原理进行装配连接，形成完整的先导式安全阀模型；各子阀门的仿真模型的建立过程包括：选择各子阀门所需子模型，子模型为一维的数值模拟模型；针对各子阀门的阀腔建立对应的阀腔有限元数值模拟模型、阀腔有限元数值模拟模型为二维或三维的数值模拟模型；将阀腔有限元数值模拟模型的边界条件数据交互通道接口与阀腔有限元数值模拟模型相连接的子模型数据交互通道接口对接，实现一维数据与二维或三维数据的转换与交互耦合。数据与二维或三维数据的转换与交互耦合。数据与二维或三维数据的转换与交互耦合。

【技术实现步骤摘要】
先导式安全阀动态特性分析的建模方法以及获得的模型


[0001]本专利技术涉及先导式安全阀仿真
以及先导式安全阀在核反应堆一回路的仿真
，具体先导式安全阀动态特性分析的建模方法和模型。

技术介绍

[0002]先导式安全阀是安装在设备、容器或管路等流体压力系统上，用于进行超压保护的重要装置，尤其在核反应堆一回路系统中使用的核安全级安全阀，是保证核反应堆一回路系统管道和设备安全的关键设备。先导式安全阀主要由主阀和先导阀组成，根据动作原理的不同，主阀、先导阀又可以由其他阀门串、并联组成；同时，对于模块化的先导式安全阀，根据不同应用场景，会挂载其他形式的阀门。
[0003]作为一个由众多子阀门组成的安全阀，各级子阀门均对其动态特性存在显著影响；同时先导式安全阀内部结构复杂，自身结构参数的变化也对其动态特性有显著影响。因此，需要通过大量试验，获取先导式安全阀的动态特性，用于指导先导式安全阀的产品设计、生产制作、安装调试。
[0004]目前，先导式安全阀动态特性数据的获取，主要依靠试验进行，暂无成熟可用的建模分析方法。试验需要消耗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.先导式安全阀动态特性分析的建模方法，包括以下过程：步骤M1、搭建整体仿真模型草图：根据先导式安全阀原理图，搭建先导式安全阀的各子阀门的仿真模型，再将各子阀门的仿真模型按照先导式安全阀原理进行装配连接，形成完整的先导式安全阀模型；其特征在于，各子阀门的仿真模型的建立过程包括：选择各子阀门所需子模型，子模型为一维的数值模拟模型；针对各子阀门的阀腔建立对应的阀腔有限元数值模拟模型、阀腔有限元数值模拟模型为二维或三维的数值模拟模型；将阀腔有限元数值模拟模型的边界条件数据交互通道接口与阀腔有限元数值模拟模型相连接的子模型数据交互通道接口对接，实现一维数据与二维或三维数据的转换与交互耦合。2.根据权利要求1所述的先导式安全阀动态特性分析的建模方法，其特征在于，还包括，步骤M2、确定各子模型仿真类型：对先导式安全阀模型中的子模型配置子模型求解类型；步骤M3、确定参数与边界条件：根据先导式安全阀的外界给定参数，设定先导式安全阀模型的各边界条件参数；步骤M4、形成仿真模型文件：对具有子模型求解类型、各边界条件参数的先导式安全阀模型进行编译，形成仿真模型文件；步骤M5、设定仿真求解器：对仿真模型文件设定仿真求解器的参数；步骤M6、仿真获得先导式安全阀动态特性曲线：利用步骤M5获得的仿真求解器进行仿真计算，根据仿真实时输出的结果绘制先导式安全阀动态特性曲线。3.根据权利要求1所述的先导式安全阀动态特性分析的建模方法，其特征在于，所述所需子模型从确定的所需模型库中选择，所需模型库根据先导式安全阀应用场景和排放介质，确定建模所需模型库；子模型库包括：液压子模型库、气动子模型库、两相流子模型库、传热子模型库、机械子模型库、信号/逻辑控制子模型库。4.根据权利要求1所述的先导式安全阀动态特性分析的建模方法，其特征在于，建立对应的阀腔有限元数值模拟模型包括：步骤2.1：确定所需建立有限元分析的阀腔；步骤2.2：根据先导式安全阀原理图、计算精度要求，绘制二维或三维的阀腔几何模型；步骤2.3：根据阀腔流动状态、流动介质计算精度要求，对阀腔几何模型进行离散化操作，生成网格文件；步骤2.4：设置初始条件，建立阀腔有限元数值模拟模型的边界条件数据交互通道接口。5.根据权利要求1所述的先导式安全阀动态特性分析的建模方法，其特征在于，子阀门包括：先导阀和主阀和装配在先导式安全阀上且具有不同用途的辅助性阀门或/和功能性阀门。6.根据权利要求2所述的先导式安全阀动态特性分析的建模方法，其特征在于，
步骤M3、确定参数与边界条件包括：步骤M3.1：根据先导式安全阀原理图，确定模型中所有机械结构、活动部件的相关数值，包括：阀瓣质量、弹簧力、阀腔容积、孔洞或流道尺寸；步骤M3.2：根据试验前状态，设定初始化状态参数，包括：各阀腔温度/压力、阀瓣初始密封力、排放介质源初始条件；步骤M3.3：根据所需仿真的试验装置能力和现场试验采集的试验数据，设定试验边界条件，包括：排放介质源条件、主阀和先导阀的出口环境条件以及其他子阀门的边界条件；步骤M3.4：特殊情况下，进行逻辑控制信号设定：由于模型库不完整，部分结构需要通过逻辑控制信号进行动作模拟，该控制信号根据该结构的物理模型公式进行设定。7.根据权利要求2所述的先导式安全阀动态特性分析的建模方法，其特征在于，步骤M5、设定仿真求解器中，需同时设定子模型和阀腔有限元数值模拟模型的求解参数，并保证两个求解器的解算节点一致、有效、同步；步骤M6、仿真获得先导式安全阀动态特性曲线中：所述的先导式安全阀动态特性曲线至少包括参数C随时间变化的曲线，参数C包括：排放介质源流量、排放介质源压力、先导式安全阀阀前压力、先导式安全阀主阀/先导阀阀门开启高度、先导式安全阀主阀/先导阀排量，以及其他子阀门的开启高度和容腔压力。8.先导式安全阀动态特性分析模型，其特征在于，先导式安全阀动态特性分析模型根据先导式安全阀在核反应堆一回路中布局进行设置；先导式安全阀动态特性分析模型此时为一种两相流仿真模型；先导式安全阀在核反应堆一回路中布局设置为：所述先导式安全阀包括主阀（20）、先导阀（27），先导阀包括辅阀（25）、驱动阀（26），其中，核反应堆一回路中的稳压器（28）与主阀（20）的阀门入口（1）连通，稳压器（28）通过先导阀感压管（22）与辅阀（25）的感压端（23）连通；主阀（20）的泄压端通过主阀上腔卸压管线（21）与驱动阀的内腔室连通，驱动阀的内腔室与核反应堆一回路中的卸压箱（29）连通，主阀（20）的阀门出口（8）通过主阀卸压管线（19）与卸压箱（29）连通；先导式安全阀动态特性分析模型包括：对应于稳压器的稳压器仿真系统（31）、对应于泄压箱的泄压箱仿真系统（42）、对应于用于连通稳压器、泄压箱的先导式安全阀的先导式安全阀仿真模型；先导式安全阀仿真模型包括：对应于主阀的主阀子阀门的仿真模型、对应于驱动阀的驱动阀子阀门的仿真模型、对应于辅阀的辅阀子...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁晟毅，王宇翔，臧金光，李朋洲，郭松，罗世洪，田孝帅，张冬林，谭曙时，李晓钟，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
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