【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及反应堆设计，尤其是涉及一种堆芯流道构型的设计方法。
技术介绍
1、核能是低碳电力和热能的重要来源，有助于实现碳中和，缓解气候变化，在电力供应、氢气制备、居民供暖、工业供热等领域表现出显著的技术竞争力。
2、在核反应堆中，堆芯冷却剂流道用于带走堆芯热量，属于核反应堆的重要结构，长期以来，核工程研究者们都在积极探索堆芯(诸如棱柱形堆芯)冷却剂流道的设计，现有的堆芯冷却剂流道的截面通常呈圆柱形或矩形，棱柱形堆芯流道的截面通常呈圆形或六边形，几何结构简单，通常仅能通过几何参数优化的方式提高堆芯性能及安全性。因此，现有堆芯冷却剂流道设计方式还存在冷却剂流量设计结构类型较少，流道对流换热能力较差的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种堆芯流道构型的设计方法，能够解决堆芯流道的现有结构的对流换热能力较差的技术问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案如下：
3、第一方面，本专利技术实施例提供了一种堆芯流道构型的设计方法，包括：
4、基于非均匀有理样条数学模型确定堆芯冷却剂流道的截面形状曲线，从所述截面形状曲线所在的坐标系中选取多个决定所述堆芯冷却剂流道的截面形状的控制点；
5、获取所述堆芯冷却剂流道的几何约束条件，基于所述截面形状曲线及所述几何约束条件建立堆芯模型；
6、获取所述控制点取不同坐标时对应的多个所述截面形状曲线，对各所述截面形状曲线下的所述堆芯模型进行共轭
7、基于所述堆芯的燃料域最高温度与所述控制点的坐标之间的映射关系拟合所述燃料域最高温度与所述控制点的坐标的目标函数，对所述目标函数进行寻优计算，得到最佳共轭传热能力的所述截面形状曲线。
8、进一步，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，所述从所述截面形状曲线所在的坐标系中选取多个决定所述堆芯冷却剂流道的截面形状的控制点的步骤，包括：
9、从所述坐标系中选取任一象限作为控制点象限，于所述控制点象限选取至少5个控制点：第一控制点～第五控制点；其中，所述第一控制点的纵坐标与第二控制点的纵坐标相等，第三控制点与坐标原点的连线与横轴呈预设角度，第四控制点的横坐标与所述第五控制点的横坐标相等，所述第一控制点位于纵轴上，所述第五控制点位于横轴上，所述第一控制点的纵坐标与所述第五控制点的横坐标相同。
10、进一步，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，所述基于所述截面形状曲线及所述几何约束条件建立堆芯模型的步骤，包括：
11、将所述截面形状曲线及所述几何约束条件输入workbench软件，基于所述workbench软件的几何建模模块建立所述堆芯模型，以使所述堆芯模型满足所述几何约束条件，且所述堆芯模型中的冷却剂流道截面为所述截面形状曲线。
12、进一步，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，所述获取所述控制点取不同坐标时对应的多个所述截面形状曲线，对各所述截面形状曲线下的所述堆芯模型进行共轭传热分析的步骤，包括：
13、触发所述workbench软件中的数值实验设计模块采用拉丁超立方采样方法对各所述控制点的坐标进行抽样取值，得到多个采样控制点坐标对应的采样截面形状曲线；
14、基于所述workbench软件的数值分析模块对各所述采样截面形状曲线下的所述堆芯模型进行共轭传热分析。
15、进一步，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，所述触发所述workbench软件中的数值实验设计模块采用拉丁超立方采样方法对各所述控制点的坐标进行抽样取值，得到多个采样控制点坐标对应的采样截面形状曲线的步骤，包括：
16、获取各所述控制点的坐标对应的目标取值范围，触发所述workbench软件中的数值实验设计模块分别将各所述目标取值范围均分为预设数量的取值区间；
17、对每个所述控制点的坐标的目标取值范围进行多次抽样取值，且每次抽样所选取的取值区间不同，直至所述目标取值范围的全部取值区间均完成抽样取值，得到多组采样控制点坐标，确定各组所述采样控制点坐标对应的截面形状曲线，得到多个采样截面形状曲线。
18、进一步，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，所述基于所述堆芯的燃料域最高温度与所述控制点的坐标之间的映射关系拟合所述燃料域最高温度与所述控制点的坐标的目标函数的步骤，包括：
19、基于所述workbench软件的响应面模块及所述堆芯的燃料域最高温度与所述控制点的坐标之间的映射关系拟合所述堆芯的燃料域最高温度与所述控制点的坐标之间的函数关系式，得到所述目标函数。
20、进一步，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，所述基于所述workbench软件的响应面模块及所述堆芯的燃料域最高温度与所述控制点的坐标之间的映射关系拟合所述堆芯的燃料域最高温度与所述控制点的坐标之间的函数关系式，得到所述目标函数的步骤，包括：
21、基于响应面代理模型构建所述目标函数的函数表达式；其中，所述函数表达式包括设计变量、响应值及系数向量；
22、将所述控制点的坐标作为所述设计变量以及将所述堆芯的燃料域最高温度作为响应值输入所述函数表达式；
23、基于最小二乘法和所述控制点的坐标计算所述系数向量，将计算得到的所述系数向量输入所述函数表达式，得到所述目标函数。
24、进一步，本专利技术实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，所述对所述目标函数进行寻优计算，得到最佳共轭传热能力的所述截面形状曲线的步骤，包括：
25、触发所述workbench软件中的优化模块采用预设寻优算法对所述目标函数进行寻优计算，得到所述堆芯的燃料域最高温度取最小值时对应的所述控制点的最优坐标；
26、将所述控制点最优坐标作为所述控制点象限中的控制点坐标，得到所述控制点象限的曲线形状，绘制所述控制点象限的曲线形状相对于横轴和纵轴的轴对称曲线，得到最佳共轭传热能力的所述截面形状曲线。
27、进一步，本专利技术实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，所述预设寻优算法包括遗传算法，所述触发所述workbench软件中的优化模块采用预设寻优算法对所述目标函数进行寻优计算的步骤，包括：
28、于所述优化模块输入所述遗传算法的参数，基于所述遗传算法对所述目标函数寻优，得到所述堆芯的燃料域最高温度取最小值时对应的所述控制点的最优坐标；其中，所述遗传算法的参数包括：种群数量、交叉概率、变异概率和迭代次数。
29、进一步，本专利技术实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，所述几何约束条件包括所述堆芯冷却剂流道的截面面积保持不变。
30、本专利技术实施例提供了一种堆芯流道构型的设计方法，该堆芯流道构型的设计方法包括：非均匀有理样条数学模型本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种堆芯流道构型的设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的堆芯流道构型的设计方法，其特征在于，所述从所述截面形状曲线所在的坐标系中选取多个决定所述堆芯冷却剂流道的截面形状的控制点的步骤，包括：
3.根据权利要求2所述的堆芯流道构型的设计方法，其特征在于，所述基于所述截面形状曲线及所述几何约束条件建立堆芯模型的步骤，包括：
4.根据权利要求3所述的堆芯流道构型的设计方法，其特征在于，所述获取所述控制点取不同坐标时对应的多个所述截面形状曲线，对各所述截面形状曲线下的所述堆芯模型进行共轭传热分析的步骤，包括：
5.根据权利要求4所述的堆芯流道构型的设计方法，其特征在于，所述触发所述Workbench软件中的数值实验设计模块采用拉丁超立方采样方法对各所述控制点的坐标进行抽样取值，得到多个采样控制点坐标对应的采样截面形状曲线的步骤，包括：
6.根据权利要求5所述的堆芯流道构型的设计方法，其特征在于，所述基于所述堆芯的燃料域最高温度与所述控制点的坐标之间的映射关系拟合所述燃料域最高温度与所述控制点的坐标的目标函数的
7.根据权利要求6所述的堆芯流道构型的设计方法，其特征在于，所述基于所述Workbench软件的响应面模块及所述堆芯的燃料域最高温度与所述控制点的坐标之间的映射关系拟合所述堆芯的燃料域最高温度与所述控制点的坐标之间的函数关系式，得到所述目标函数的步骤，包括：
8.根据权利要求7所述的堆芯流道构型的设计方法，其特征在于，所述对所述目标函数进行寻优计算，得到最佳共轭传热能力的所述截面形状曲线的步骤，包括：
9.根据权利要求8所述的堆芯流道构型的设计方法，其特征在于，所述预设寻优算法包括遗传算法，所述触发所述Workbench软件中的优化模块采用预设寻优算法对所述目标函数进行寻优计算的步骤，包括：
10.根据权利要求1-9任一项所述的堆芯流道构型的设计方法，其特征在于，所述几何约束条件包括所述堆芯冷却剂流道的截面面积保持不变。
...【技术特征摘要】
1.一种堆芯流道构型的设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的堆芯流道构型的设计方法，其特征在于，所述从所述截面形状曲线所在的坐标系中选取多个决定所述堆芯冷却剂流道的截面形状的控制点的步骤，包括：
3.根据权利要求2所述的堆芯流道构型的设计方法，其特征在于，所述基于所述截面形状曲线及所述几何约束条件建立堆芯模型的步骤，包括：
4.根据权利要求3所述的堆芯流道构型的设计方法，其特征在于，所述获取所述控制点取不同坐标时对应的多个所述截面形状曲线，对各所述截面形状曲线下的所述堆芯模型进行共轭传热分析的步骤，包括：
5.根据权利要求4所述的堆芯流道构型的设计方法，其特征在于，所述触发所述workbench软件中的数值实验设计模块采用拉丁超立方采样方法对各所述控制点的坐标进行抽样取值，得到多个采样控制点坐标对应的采样截面形状曲线的步骤，包括：
6.根据权利要求5所述的堆芯流道构型的设计方法，其特征在于，所述基于所述堆芯...
【专利技术属性】
技术研发人员：陆祺，邓坚，何辉，刘晓晶，韩文斌，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。