一种用于热振荡的温度波动统计及分析方法技术

一种用于热振荡的温度波动统计及分析方法，属数据处理领域。包括在热振荡情况下获取温度随时间的变化；编制热振荡引发的温度波动的瞬时变化曲线；获得时间长度一致的多个温度波动样本数据；获得每个样本的频谱图；获取统计频谱图；对其进行曲线拟合，得到热振荡引发的温度波动的平均幅值随频率的变化曲线；通过温度波动幅值衰减公式，分析结构表面及内部的任意深度的热振荡温度波动平均幅值；进行分布统计，对幅值的分布进行拟合，得到某频率下的热振荡温度波动幅值分布；根据某一频率下的温度波动幅值分布，通过温度波动幅值分布的衰减公式，计算该频率下各个深度的温度波动幅值分布，分析任意深度的热振荡引起的温度波动幅值分布规律。分布规律。

【技术实现步骤摘要】
一种用于热振荡的温度波动统计及分析方法


[0001]本专利技术属于数据处理领域，尤其涉及一种用于热振荡的温度波动统计及分析方法。

技术介绍

[0002]在诸多化工设备运行过程中，由于冷却剂等流体温度的不均匀，不同温度的流体相互混合时，会导致某些位置的流体温度发生不断变化，即温度波动。
[0003]温度波动可能会在与流体接触的固体结构中引起交变热应力和严重的疲劳损伤，这种现象被称作热振荡。这种情况在核反应堆堆芯上方，稳压器波动管附近及T型接管等位置尤为明显。其中，核电反应堆堆芯上方位置的温度波动会引起堆芯诸多重要构件的破坏，故其被广泛的关注。
[0004]现有对于热振荡的温度波动的分析主要是根据无量纲平均温度分析流体的混合情况，根据瞬时温度和瞬时温度频谱分析温度波动的具体形式，采用无量纲均方根温度讨论温度波动的强度。这些方面的分析能够大体确定温度波动较为剧烈的位置及这些位置上温度波动的大体形式。
[0005]而上述的分析表明，堆芯上方热振荡引发的温度波动是完全无规律的。温度的频谱图仅能反映温度波动频率的大体范围，但温度波动频率并没有出现明显的峰值。且选取的时间段不同，各个频率下的温度波动幅值也会随之变化。这并不利于对温度波动的更具体的特征进行表达。故本专利技术采用统计的方式，对多个时间段的频谱关系进行统计分析，以更好的反映热振荡引发的温度波动的频谱规律。
[0006]基于此，有必要针对现有的用于热振荡的温度波动分析方法不能全面客观的表征温度波动特征的问题进行研究，提供一种温度波动的统计分析方法。以便能够更加全面的表示无规律温度波动特征。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于热振荡的温度波动统计及分析方法。其基于统计分析方法，将长时间内的热振荡频谱数据进行统计，能够获得明确的温度波动频率与幅值之间的关系；其基于结构内部任一深度或者表面的温度波动频谱，获得结构内部温度任意深度的温度波动情况；能够表征温度波动在结构内部随深度变化的一般规律；与温度波动的频谱图进行综合分析，首次从频率和深度两个方向上综合表征温度波动的衰减；直观的表征了特定频率下温度波动的实际情况，从幅值分布和深度两个维度综合表征了温度波动的衰减规律。
[0008]本专利技术的技术方案是：提供一种用于热振荡的温度波动统计及分析方法，包括如下步骤：
[0009]步骤1、对热振荡情况下的温度随时间的测试结果进行记录，获取温度随时间的变化；编制热振荡引发的温度波动的瞬时变化曲线；
[0010]步骤2、对步骤1中的温度波动随时间变化的数据按照一定的时间长度进行样本划分，得到时间长度一致的多个温度波动样本数据；
[0011]步骤3、对步骤2中的温度波动样本进行快速傅里叶变换(FFT)，得到每个样本的频谱图；
[0012]步骤4、对步骤3中的各个样本的频谱进行统计平均，得到统计频谱图；并对其进行曲线拟合；得到热振荡引发的温度波动的平均幅值随频率的变化曲线；
[0013]步骤5、对于结构表面及内部的温度测试结果，根据步骤4中的温度波动平均值，通过温度波动幅值衰减公式，分析结构表面及内部的任意深度的热振荡温度波动平均幅值；
[0014]步骤6、根据步骤3中各个样本的频谱中某一频率下的温度波动幅值进行分布统计，并对幅值的分布进行拟合，得到某频率下的热振荡温度波动幅值分布；
[0015]步骤7、对于结构表面及内部的温度测试结果，根据步骤6中某一频率下的温度波动幅值分布，通过温度波动幅值分布的衰减公式计算该频率下各个深度的温度波动幅值分布，分析任意深度的热振荡引起的温度波动幅值分布规律。
[0016]具体的，步骤1中的温度随时间测试针对于发生温度波动的流体或固体结构表面及内部任意深度；得到的热振荡的温度波动瞬时变化曲线的横坐标为时间，纵坐标可以采用绝对温度或者无量纲温度。
[0017]所述的无量纲温度T
*
的表达式为：T
*
＝(T
‑
T
Cold
)/(T
Hot
‑
T
Cold
)，其中T
Cold
和T
Hot
为引发温度波动的流体最低温度和最高温度。
[0018]进一步的，步骤2中的每个样本的时间长度的选取，是根据步骤3对样本进行快速傅里叶变换(FFT)之后所需的分辨率进行。
[0019]所述的快速傅里叶变换后的分辨率计算公式为：FS/N。其中温度的采样频率为FS，采样点数为N。
[0020]具体的，步骤3中频谱图表达了在样本包含的短时间内，不同频率下的温度波动幅值；其分辨率由步骤2中的样本时间长度决定。
[0021]具体的，步骤4中的统计频谱按照以下步骤绘制得到：将步骤3中所有样本按照各个频率下的温度波动幅值求得统计平均值，再绘制横坐标为频率，纵坐标为幅值的平均值的频谱图；对统计频谱进行曲线拟合时，拟合曲线至少包括指数函数曲线和反比函数曲线。
[0022]具体的，步骤5中的温度波动的幅值衰减公式为：A＝A
f
exp(Bh)，其中，A为任一点的温度波动幅值，A
f
为结构表面温度波动幅值，B为衰减的指数函数系数，只与材料和温度波动的频率有关。h为结构的深度。
[0023]所述的指数函数系数的表达式为：其中ω为温度波动的频率，a为热扩散系数。
[0024]在所述步骤6中的分布统计方法，至少包括高斯分布，Gamma分布在内的分布方式。
[0025]其中，高斯分布形式为：
[0026][0027]其中μ0为正态分布均值，σ0为正态分布的标准差。
[0028]Gamma分布形式为：
[0029][0030]其中α0为Gamma分布的形状参数，决定了曲线形状，β0为Gamma分布的比例参数，决定了曲线的陡峭程度。
[0031]进一步的，步骤7中的衰减公式与步骤6中的分布统计形式有关。
[0032]对于正态分布，所述的衰减公式为：
[0033][0034]所述中的中μ0为正态分布均值，σ0为正态分布的标准差。
[0035]对于Gamma分布，所述的衰减公式为：
[0036][0037]与现有技术比较，本专利技术的优点是：
[0038]1.本专利技术的技术方案，基于统计分析方法，将长时间内的热振荡频谱数据进行统计，避免了以往对于短时间内的频谱分析无明显规律的问题。能够获得明确的温度波动频率与幅值之间的关系。
[0039]2.以往对于热振荡的温度波动分析，仅仅针对于结构表面或者某一深度位置，而采用本专利技术的技术方案，能够基于结构内部任一深度或者表面的温度波动频谱，获得结构内部温度任意深度的温度波动情况。能够表征温度波动在结构内部随深度变化的一般规律。与温度波动的频谱图进行综合分析，首次从频率和深度两个方向上综合表征温度波动的衰减。
[0040]3.传统对于热振荡的温度波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于热振荡的温度波动统计及分析方法，其特征是包括以下步骤：步骤1、对热振荡情况下的温度随时间的测试结果进行记录，获取温度随时间的变化，编制热振荡的温度波动的瞬时变化曲线；步骤2、对步骤1中的温度波动随时间的数据按照一定的时间长度进行样本划分，得到时间长度一致的多个温度波动样本数据；步骤3、对步骤2中的温度波动样本进行快速傅里叶变换，得到每个样本的频谱图；步骤4、对步骤3中的各个样本的频谱进行统计平均，得到统计频谱图；并对其进行曲线拟合，得到热振荡的温度波动平均幅值随频率的变化曲线；步骤5、对于结构表面及内部的温度测试结果，根据步骤4中的温度波动平均值，根据温度波动幅值衰减公式，分析热振荡引起的结构表面及内部的任意位置的温度波动平均幅值；步骤6、根据步骤3中各个样本的频谱图中，某一频率下的温度波动幅值进行分布统计，并对幅值的分布进行拟合，得到某频率下的温度波动幅值分布；步骤7、对于结构表面及内部的温度测试结果，根据步骤6中某一频率下的温度波动幅值分布，通过温度波动幅值分布的衰减公式，计算该频率下各个深度下的温度波动幅值分布，分析任意深度的热振荡引发的温度波动幅值分布规律。2.按照权利要求1所述的用于热振荡的温度波动统计及分析方法，其特征是所述步骤2中的按照一定的时间长度进行样本划分，其样本时间长度的选取，根据步骤3进行的快速傅里叶变换之后所需的分辨率进行。3.按照权利要求1所述的用于热振荡的温度波动统计及分析方法，其特征是所述步骤4中对多个样本的频谱进行统计平均，绘制横坐标为频率，纵坐标为幅值的平均值的频谱图；在对统计频谱进行曲线拟合时，所述的拟合曲线至少包括指数函数曲线，反比函数曲线。4.按照权利要求1所述的用于热振荡的温度波动统计及分析方法，其特征是在所述步骤5中，采用温度波动的幅值衰减公式计算不同深度下的稳定的波动幅值；所述的幅值衰减公式为：A＝A
f
exp(Bh)；其中，A为任一点的温度波动幅值，A
f
为结构表面温度波动幅值，B为衰...

【专利技术属性】
技术研发人员：周帼彦，熊雪瑶，刘尊权，周唯彤，涂善东，轩福贞，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：