一种核动力装置二回路凝给水系统建模仿真方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种核动力装置二回路凝给水系统建模仿真方法，将二回路凝给水系统分为管网系统和主要设备组成的系统两个系统，基于三大守恒定律分别对两个系统建模；定义管网系统模型与主要设备组成的系统模型之间的连接关系以及交互的参数；基于输入的初始参数，分别求解管网系统模型与主要设备组成的系统模型；进行两个模型的数据交换并更新各自的模型参数，直至系统稳定。本发明专利技术将复杂的核动力装置二回路凝给水系统仿真简化为凝给水系统的管网部分的仿真与对凝给水系统设备的仿真，并通过建立管网系统与设备的耦合关系，实现管网系统与设备模块之间的整体仿真，仿真模型可以对现实中难以实现或无法实现的工况进行模拟，提升经济效益。提升经济效益。提升经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种核动力装置二回路凝给水系统建模仿真方法


[0001]本专利技术属于核反应堆系统
，特别涉及一种核动力装置二回路凝给水系统建模仿真方法。

技术介绍

[0002]在核动力装置二回路发展的过程中，对核动力装置二回路系统的建模仿真尤为重要，而核动力装置二回路凝给水系统是最为复杂的系统之一，既包含有复杂的能量转化装置，也有着以朗肯循环为基础的各种复杂的热力循环系统，除此之外，还包括种类繁多的换热设备。因此，对核动力装置二回路凝给水系统建立仿真模型可以取得很高的经济效益。对于在现实中难以实现或无法实现的工况，都可以通过建立仿真模型进行模拟。从稳态工况到各种瞬态工况，从标准工况到各种事故工况等也都可以通过仿真的手段来实现。
[0003]核动力装置二回路凝给水系统由复杂的管网系统与主要换热设备连接构成，其中管网系统主要是由输送水、水蒸气等管路组成。系统主要设备包括冷凝器、除氧器、给水加热器等换热设备，在运行过程中都包含有复杂的换热、相变的过程。凝给水系统运行过程中，有复杂的质量、能量、动量的交换过程。要完整地描述这些物理过程，需要通过的精细化的建模方法来实现。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提出一种核动力装置二回路凝给水系统建模仿真方法，包括以下步骤：
[0005]S1、将二回路凝给水系统分为管网系统和主要设备组成的系统两部分，基于质量守恒、能量守恒和动量守恒定律对所述管网系统建模，基于质量守恒和能量守恒定律对所述主要设备组成的系统建模；
[0006]S2、定义所述管网系统模型与主要设备组成的系统模型之间的连接关系以及交互的参数，并输入初始参数；
[0007]S3、基于初始参数，分别求解凝给水系统管网系统模型与主要设备组成的系统模型；
[0008]S4、基于S2中定义的管网系统模型与主要设备组成的系统模型之间的连接关系以及交互的参数，进行二凝给水系统管网系统模型与主要设备组成的系统模型的数据交换，建立管网系统与主要设备组成的系统之间的整体模型；
[0009]S5、在进行数据交互后，管网系统与主要设备组成的系统更新各自的模型参数，作为模型初始参数，并计算下一时间步长，重复步骤S3、S4与S5，直至系统稳定。
[0010]进一步地，步骤S1具体为：
[0011]S11、管网系统包括边界、节点、流线，主要设备组成的系统包括除氧器、冷凝器、给水加热器；
[0012]S12、基于三大守恒定律对管网系统的边界、节点、流线进行建模：
[0013]a、质量守恒方程：
[0014][0015]式中，V
i
——内部节点i的体积，m3；
[0016]ρ
i
——内部节点i的平均密度，kg/m3；
[0017]X、Y、Z——内部节点、压力边界节点、流量边界节点的数量；
[0018]D
ij
——内部节点i与内部节点j之间的关联矩阵；
[0019]DE
ik
——内部节点i与压力边界节点k之间的关联矩阵；
[0020]DF
im
——内部节点i与流量边界节点m之间的关联矩阵；
[0021]G
ij
——内部节点i流向内部节点j的流量值，kg/s；
[0022]GE
ik
——内部节点i流向压力边界节点k的流量值，kg/s；
[0023]GF
im
——内部节点i流向流量边界节点m的流量值，kg/s；
[0024]b、能量守恒方程：
[0025][0026]式中，M
i
——内部节点i的质量，kg；
[0027]h
i
——内部节点i的比焓值，kJ/kg；
[0028]hE
k
——压力边界节点k的比焓值，kJ/kg；
[0029]hF
m
——流量边界节点m的比焓值，kJ/kg；
[0030]S
i
——内部节点i与环境间的散热量，kJ/s；
[0031]c、动量守恒方程：
[0032]内部之间流线的动量守恒方程：
[0033][0034]与压力边界相连的流线的动量守恒方程：
[0035][0036]式中，I
ij
——内部节点i、j之间的流线的结构系数，MPa
·
s2/kg；
[0037]I
ik
——内部节点i与压力边界节点k相连的流线的结构系数，MPa
·
s2/kg；
[0038]PE
k
、P
i
、P
j
——压力边界节点k、内部节点i、内部节点j的压力值，MPa；
[0039]Hg
ij
、HEg
ik
——内部节点i、j之间的流线、内部节点i到压力边界节点k相连的流线上的重力压差，MPa；
[0040]f
ij
、fE
ij
——内部节点i到内部节点j、内部节点i到压力边界节点j上的阻力压降，MPa；
[0041]其中，f
ij
和fE
ij
为流线的阻力，与流量的平方成正比：
[0042][0043][0044]式中，——内部节点i到内部节点j、内部节点i到压力边界节点j上的阻力系数的最大值，MPa
·
s2/kg2；
[0045]S13、对除氧器、冷凝器、给水加热器的建模主要基于两相箱体模型，
[0046]a、两相箱体的质量守恒方程：
[0047][0048][0049]式中：M
l
,M
g
——两相箱体内液相、汽相质量，kg；
[0050]G
l,in
,G
l,out
——液相流入，流出两相箱体的质量流量，kg/s；
[0051]G
g,in
,G
g,out
——汽相流入，流出两相箱体的质量流量，kg/s；
[0052]Γ——相变量，kg/s；
[0053]b、两相箱体内的能量守恒方程：
[0054][0055][0056]式中：h
l
,h
g
——两相箱体内液相、汽相比焓值，kJ/kg；
[0057]h
l,in
,h
l,out
——液相流入，流出两相箱体的液相比焓值，kJ/kg；
[0058]h
g,in
,h
g,out
——汽相流入，流出两相箱体的汽相比焓值，kJ/kg；
[0059]Q
l
,Q
g
——液相和汽相与外界的热量交换，吸热取正号，放热取负号，kJ/kg；
[0060]Q
Γ...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核动力装置二回路凝给水系统建模仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将二回路凝给水系统分为管网系统和主要设备组成的系统两部分，基于质量守恒、能量守恒和动量守恒定律对所述管网系统建模，基于质量守恒和能量守恒定律对所述主要设备组成的系统建模；S2、定义所述管网系统模型与主要设备组成的系统模型之间的连接关系以及交互的参数，并输入初始参数；S3、基于初始参数，分别求解凝给水系统管网系统模型与主要设备组成的系统模型；S4、基于S2中定义的管网系统模型与主要设备组成的系统模型之间的连接关系以及交互的参数，进行二凝给水系统管网系统模型与主要设备组成的系统模型的数据交换，建立管网系统与主要设备组成的系统之间的整体模型；S5、在进行数据交互后，管网系统与主要设备组成的系统更新各自的模型参数，作为模型初始参数，并计算下一步长，重复步骤S3、S4与S5，直至系统稳定。2.根据权利要求1所述的一种核动力装置二回路凝给水系统建模仿真方法，其特征在于，步骤S1具体为：S11、管网系统包括边界、节点、流线，主要设备组成的系统包括除氧器、冷凝器、给水加热器；S12、基于三大守恒定律对管网系统的边界、节点、流线进行建模：a、质量守恒方程：式中，V
i
——内部节点i的体积，m3；ρ
i
——内部节点i的平均密度，kg/m3；X、Y、Z——内部节点、压力边界节点、流量边界节点的数量；D
ij
——内部节点i与内部节点j之间的关联矩阵；DE
ik
——内部节点i与压力边界节点k之间的关联矩阵；DF
im
——内部节点i与流量边界节点m之间的关联矩阵；G
ij
——内部节点i流向内部节点j的流量值，kg/s；GE
ik
——内部节点i流向压力边界节点k的流量值，kg/s；GF
im
——内部节点i流向流量边界节点m的流量值，kg/s；b、能量守恒方程：式中，M
i
——内部节点i的质量，kg；h
i
——内部节点i的比焓值，kJ/kg；hE
k
——压力边界节点k的比焓值，kJ/kg；hF
m
——流量边界节点m的比焓值，kJ/kg；
S
i
——内部节点i与环境间的散热量，kJ/s；c、动量守恒方程：内部之间流线的动量守恒方程：与压力边界相连的流线的动量守恒方程：式中，I
ij
——内部节点i、j之间的流线的结构系数，MPa
·
s2/kg；I
ik
——内部节点i与压力边界节点k相连的流线的结构系数，MPa
·
s2/kg；PE
k
、P
i
、P
j
——压力边界节点k、内部节点i、内部节点j的压力值，MPa；Hg
ij
、HEg
ik
——内部节点i、j之间的流线、内部节点i到压力边界节点k相连的流线上的重力压差，MPa；f
ij
、fE
ij
——内部节点i到内部节点j、内部节点i到压力边界节点j上的阻力压降，MPa；其中，f
ij
和fE
ij
为流线的阻力，与流量的平方成正比：为流线的阻力，与流量的平方成正比：式中，——内部节点i到内部节点j、内部节点i到压力边界节点j上的阻力系数的最大值，MPa
·
s2/kg2；S13、对除氧器、冷凝器、给水加热器的建模主要基于两相箱体模型，a、两相箱体的质量守恒方程：a、两相箱体的质量守恒方程：式中：M
l
,M
g
——两相箱体内液相、汽相质量，kg；G
l,in
,G
l,out
——液相流入，流出两相箱体的质量流量，kg/s；G
g,in
,G
g,out
——汽相流入，流出两相箱体的质量流量，kg/s；Γ——相变量，kg/s；b、两相箱体内的能量守恒方程：b、两相箱体内的能量守恒方程：式中：h
l
,h
g
——两相箱体内液相、汽相比焓值，kJ/kg；h
l,in
,h
l,out
——液相流入，流出两相箱体的液相比焓值，kJ/kg；h
g,in
,h
g,out
——汽相流入，流出两相箱体的汽相比焓值，kJ/kg；
Q
l
,Q
g
——液相和汽相与外界的热量交换，吸热取正号，放热取负号，kJ/kg；Q
Γ
——相间换热量，kJ/kg；c、分别联立液相与汽相的质量守恒方程与能量守恒方程：c、分别联立液相与汽相的质量守恒方程与能量守恒方程：式中：M
all
——两相箱体内总质量，kg；h
all
——两相箱体内的总平均比焓值，kJ/kg；Q
all
——两相箱体与外界的总换热量，吸热取正号，放热取负号，kJ/kg。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：潘炎，夏凯，张文金，李冠群，宫大鑫，方才华，胡迟，施亚光，蒋轩，张容川，何小二，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一九研究所，
类型：发明
国别省市：