一种具有参数化、可重构特征的核动力管网模型预处理方法技术

本发明专利技术涉及的是一种仿真预处理方法，具体地说是一种具有参数化、可重构特征的核动力管网模型预处理方法。包括采用控制体积法离散工艺系统，拆解容积属性与流动属性进行建模；依据仿真模型的耦合性需要及系统流程确定边界种类及位置；根据离散的工艺系统与确定的边界绘制仿真图并编号；制定参数化数据输入卡的格式规范；依据系统的设计运行参数和仿真图，生成参数化数据卡文件。本发明专利技术的预处理过程带有试算过程，试算成功后的最终初值文件即为稳态工况点，可大幅度减少稳态工况的调试时间，提高调试效率。如试算失败，则不会增加额外的负担，与现有方式处理一致。因此，总体上，本发明专利技术的预处理方法提高了调试效率。的预处理方法提高了调试效率。的预处理方法提高了调试效率。

【技术实现步骤摘要】
一种具有参数化、可重构特征的核动力管网模型预处理方法


[0001]本专利技术涉及的是一种仿真预处理方法，具体地说是一种具有参数化、可重构特征的核动力管网模型预处理方法。

技术介绍

[0002]核动力装置实时流体网络仿真方法中，常采用参数化建模方法进行建模。参数化建模的预处理过程中，常常需要手动向各定义的变量、数组进行赋值，该方法虽然能够完成参数化建模的过程，但手动赋值过程繁复、容易漏填、错填，难以有效体现模型的参数化特征。各自动化建模工具，仅采用了自动赋值技术，赋值过程与赋值对象不能够明确显示，也不能简单修改，模型维护复杂、更新困难。各仿真计算模型想要更改系统、设备的连接关系，大多需要重新建模，几乎不具备可重构能力。
[0003]随着仿真工作在核动力装置设计中的深入，已逐步开展到设计、论证、校核、评估阶段。在上述阶段，对仿真方法的要求进一步提高，除了复现之外，还需要做到能够进行多方案对比、设计方案优化、管路设置修改等功能。然而目前采用的仿真方法，多次生成仿真程序时需要进行大量的变量的初值赋值工作；自动化建模软件无法手动简单更改参数，导致修改几个参数就需要重新建模；在更改管道、设备的连接关系时，要重新进行拓扑结构分析并生成仿真程序。当前的仿真程序预处理方法不够参数化、不具备可重构特征，导致仿真模型无法完成线上快速修改，难以胜任除培训仿真外的其他仿真应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种具有参数化、可重构特征的核动力管网模型预处理方法，是核动力装置工艺系统仿真过程中的一种预处理方法。具体的说，是面向核动力装置管网仿真模型中，具有参数化特征、可重构特征的两相管网模型的参数预处理方法。
[0005]本专利技术的目的是这样实现的：
[0006](1)采用控制体积法离散工艺系统，拆解容积属性与流动属性进行建模；
[0007](2)依据仿真模型的耦合性需要及系统流程确定边界种类及位置；
[0008](3)根据离散的工艺系统与确定的边界绘制仿真图并编号；
[0009](4)制定参数化数据输入卡的格式规范；
[0010](5)依据系统的设计运行参数和仿真图，生成参数化数据卡文件；
[0011](6)参数化数据卡生成后，读取程序逐行取数据卡并生成相应的计算文件；
[0012](7)数据卡读取完毕后，进行初步试算，生成最终初值文件。
[0013]本专利技术还可以包括：
[0014]1、采用控制体积法离散工艺系统，拆解容积属性与流动属性进行建模：
[0015]a.拆分管道的容积属性与流动属性，将压力、质量、温度、焓值等容积参数抽象为“节点”，将流量、阻力等流动参数抽象为“流线”，以节点与流线组合的形式模拟一段管道；
[0016]b.根据测点、设备、依靠重力流动的管道、重点关注的位置以及仿真需要，进行工
艺系统离散。实际的工艺系统管道内，压力的分布是连续的。采用本方法模拟管网系统，需要将连续变化的压力离散为多个压力点，在每一个压力点出设置“节点”，在“节点”间利用“流线”连接。
[0017]2、依据仿真模型的耦合性需要及系统流程确定边界种类及位置：
[0018]a.压力边界：以固定的压力参与管网仿真的运算过程，需要赋给压力边界压力、焓值、液位，压力边界与流量边界互相耦合，可进行连接，也可单独存在。压力边界设置于管网的定压进/出口位置；
[0019]b.流量边界：以固定的质量流量参与管网仿真的运算过程，需要赋给流量边界流量、焓值；流量边界与压力边界互相耦合，可进行连接，也可单独存在。流量边界设置于管网的定流量进/出口位置，以及定压进口位置加设流量边界用于测试调试；
[0020]c.热量边界：以固定的换热功率参与管网仿真的运算过程，需要赋给热量边界换热功率，热量边界与温度边界互相耦合，可进行连接，也可单独存在。热量边界设在电加热/冷却器、简化的加热/冷却器位置；
[0021]d.温度边界：以固定的温度和流动雷诺数、工质密度参与管网仿真的运算过程，需要赋给温度边界温度、流动雷诺数、工质密度，温度边界与热量边界互相耦合，可进行连接，也可单独存在。温度边界设在定温加热或散热设备位置；
[0022]e.本方法所描述的边界，可通过给定固定参数进行计算；可也读取由其他软件或程序线上、线下计算得出的结果作为本方法的输入；同时能够传递数据给其他软件或程序。
[0023]3、根据离散的工艺系统与确定的边界绘制仿真图并编号：
[0024]a.按照系统流程图绘制仿真草图，草图中标明管道、设备、测点；
[0025]b.根据第2步中离散的节点，将草图中指定的管道、设备和测点抽象成节点，并替代原有草图中的设备，加入到仿真草图中；
[0026]c.将阀门、离心泵置于流线上进行模拟；
[0027]d.根据第2步中离散的流线，在草图中将节点相互连接起来；
[0028]e.根据第3步中边界的确定方法合理确定边界，并与草图中已有的节点、流线连接起来，构成完整的仿真图；
[0029]f.对仿真图中的节点、流线、边界进行编号。编号规则为：管道节点、容器节点、压力边界节点、流量边界节点、汽轮机共用一套编号，其中管道节点编号自1
‑
220；容器节点编号自221
‑
270；压力边界编号自271
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340；流量边界编号自341
‑
370，汽轮机编号371
‑
390。流线单独编号，编号自1
‑
450。热量边界、温度边界无编号规则。
[0030]4、制定参数化数据输入卡的格式规范：
[0031]a.数据卡文件为.csv格式的逗号分隔文件，即可通过自动化软件生成、利用文本编辑工具编辑，又能通过Excel软件直观地进行编辑，不受操作系统、软件环境的限制；
[0032]b.所有模型运行所需的必要参数均集成于该数据卡文件，除此文件外不再保存参数的直接信息；
[0033]c.该数据卡按先后顺序划分为12部分，依次为概述信息部分、管道节点参数部分、容器节点参数部分、流线参数部分、压力边界参数部分、流量边界参数部分、热量边界参数部分、温度边界参数部分、阀门参数部分、离心泵参数部分、汽轮机参数部分、预留部分；
[0034]d.各部分开始前，设置一行起始标识字段，如“//1
‑
begin//”，表明第1部分开始；
各部分结束后，设置一行终止标识字段，如“//6
‑
end//”，表明第6部分结束。
[0035]5、依据系统的设计运行参数和仿真图，生成参数化数据卡文件：
[0036]a.根据第4步确立的仿真图和元件编号，生成符合第5步规范的参数化数据卡文件；
[0037]b.概述信息部分每行内容依次如下：系统名称、系统简述、气相组分、液相组分、环境温度；
[0038]c.管道节点参数部分每行内容依本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有参数化、可重构特征的核动力管网模型预处理方法，其特征是：(1)采用控制体积法离散工艺系统，拆解容积属性与流动属性进行建模；(2)依据仿真模型的耦合性需要及系统流程确定边界种类及位置；(3)根据离散的工艺系统与确定的边界绘制仿真图并编号；(4)所有参数均集成于一个参数化数据卡文件中，该文件分为12个部分，各部分间设有明确的分界字段行；可由自动化程序生成，也可手动填写与修改；(5)依据系统的设计运行参数和仿真图，生成参数化数据卡文件；参数化数据卡具有参数化特征；(6)参数化数据卡生成后，读取程序逐行取数据卡并生成相应的计算文件，计算文件具有可重构特征；(7)数据卡读取完毕后，进行初步试算，生成最终初值文件，预处理结束。2.根据权利要求1所述的一种具有参数化、可重构特征的核动力管网模型预处理方法，其特征在于：所述的具有可重构特征的参数化管网模型数据卡生成与读取方法，用控制体积法离散工艺系统，拆解容积属性与流动属性进行建模，具体包括：拆分管道的容积属性与流动属性，将压力、质量、温度、焓值等容积参数抽象为“节点”，将流量、阻力等流动参数抽象为“流线”，以节点与流线组合的形式模拟一段管道；根据测点、设备、依靠重力流动的管道、重点关注的位置以及仿真需要，进行工艺系统离散；实际的工艺系统管道内，压力的分布是连续的；采用本方法模拟管网系统，需要将连续变化的压力离散为多个压力点，在每一个压力点出设置“节点”，在“节点”间利用“流线”连接。3.根据权利要求1所述的一种具有参数化、可重构特征的核动力管网模型预处理方法，其特征在于：所述的具有可重构特征的参数化管网模型数据卡生成与读取方法，依据仿真模型的耦合性需要及系统流程确定边界种类及位置，具体包括：压力边界：以固定的压力参与管网仿真的运算过程，需要赋给压力边界压力、焓值、液位，压力边界与流量边界互相耦合，可进行连接，也可单独存在；压力边界设置于管网的定压进/出口位置；流量边界：以固定的质量流量参与管网仿真的运算过程，需要赋给流量边界流量、焓值；流量边界与压力边界互相耦合，可进行连接，也可单独存在；流量边界设置于管网的定流量进/出口位置，以及定压进口位置加设流量边界用于测试调试；热量边界：以固定的换热功率参与管网仿真的运算过程，需要赋给热量边界换热功率，热量边界与温度边界互相耦合，可进行连接，也可单独存在；热量边界设在电加热/冷却器、简化的加热/冷却器位置；温度边界：以固定的温度和流动雷诺数、工质密度参与管网仿真的运算过程，需要赋给温度边界温度、流动雷诺数、工质密度，温度边界与热量边界互相耦合，可进行连接，也可单独存在；温度边界设在定温加热或散热设备位置；所描述的边界，可通过给定固定参数进行计算；可也读取由其他软件或程序线上、线下计算得出的结果作为本方法的输入；同时能够传递数据给其他软件或程序。4.根据权利要求1所述的具有可重构特征的参数化管网模型数据卡生成与读取方法，其特征是根据离散的工艺系统与确定的边界绘制仿真图并编号，具体包括：
a.按照系统流程图绘制仿真草图，草图中标明管道、设备、测点；b.根据权利要求2中离散的节点，将草图中指定的管道、设备和测点抽象成节点，并替代原有草图中的设备，加入到仿真草图中；c.将阀门、离心泵置于流线上进行模拟；d.根据权利要求2中离散的流线，在草图中将节点相互连接起来；e.根据权利要求3中边界的确定方法合理确定边界；并与草图中已有的节点、流线连接起来，构成完整的仿真图；f.对仿真图中的节点、流线、边界进行编号；编号规则为：管道节点、容器节点、压力边界节点、流量边界节点、汽轮机共用一套编号，其中管道节点编号自1
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220；容器节点编号自221
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270；压力边界编号自271
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340；流量边界编号自341
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370，汽轮机编号371
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390；流线单独编号，编号自1
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450；热量边界、温度边界无编号规则。5.根据权利要求1所述的一种具有参数化、可重构特征的核动力管网模型预处理方法，其特征在于：所述的具有可重构特征的参数化管网模型数据卡生成与读取方法，所有参数均集成于一个参数化数据卡文件中，该文件分为12个部分，各部分间设有明确的分界字段行，具体包括：数据卡文件为.csv格式的逗号分隔文件，即可通过自动化软件生成、利用文本编辑工具编辑，又能通过Excel软件直观地进行编辑，不受操作系统、软件环境的限制；所有模型运行所需的必要参数均集成于该数据卡文件，除此文...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙觊琳，成守宇，夏庚磊，彭敏俊，张博文，薛若军，于雷，宇炎，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：