【技术实现步骤摘要】
专利技术属于求解热传导反问题的领域，特别涉及一种无需反复计算正问题、具有快速计算特点的新型计算方法。
技术介绍
1、在核电厂稳压波动管及安全注入管道中，冷热不同的两种流体在交汇时会发生一定的温度波动，出现不稳定的热分层现象，这会导致金属管道内表面的温度发生变化，进而会引起管道接触面产生裂纹，即引起疲劳失效，这对核电站的安全运行至关重要。因此，有必要对管道内部的流体温度进行研究。而核电厂有很多换热设备长期在恶劣的热环境下运行，对设备完备性要求较高，往往无法直接测量流体温度的变化，传统的理论分析和试验方法已不能很好的对其系统进行研究，因此有必要研发传热学反问题的应用。
2、传热学反问题能够根据表面的部分输出温度信息反求系统内部的某些未知的定解条件或部分输入参数，如热物性、边界条件、内热源等。针对管道传热，热传导反问题可以利用比较容易测量的管道外壁面温度，对管道内部的流体温度实现快速、准确地计算求解。
技术实现思路
1、专利技术目的：一种无需反复计算正问题、具有快速计算特点的模拟管壁传热反问题的新型计算方法，主要目的是快速得到管道内部的流体温度。
2、技术方案：本专利技术为实现上述目的，采用以下技术方案。
3、模拟求解核电厂管壁传热反问题的新型计算方法，其特征在于引入热流密度变量将微分方程降阶，推导出相邻两节点之间温度和热流密度的关系，进而推导出边界处节点和内部任意一个节点之间的关系，利用测量得到的已知条件实现求解。所述方法在计算过程中依次按以下步骤实
4、1、简化管壁传热为一维问题，将管道内壁和流体之间的换热处理为管壁的第三类边界条件；
5、2、利用新引入的热流密度变量（ λdt/dx）对一维非稳态导热方程进行降阶，将一个含有一个因变量、两个自变量的二阶偏微分方程，变成一个含有两个因变量、两个自变量的一阶偏微分方程组；
6、3、将两方程联立得到方程组，对两个等式分别关于时间和空间进行积分以得到两变量在时间及空间上的关系：
7、确定时间步长δt和空间步长δ x，利用上标 m， m+1， m+2…… m+ t表示各节点处温度和热流密度的时间维度，利用下标 k， k+1， k+2……表示节点处温度和热流密度的空间位置；
8、4、通过积分运算得到相邻节点温度和热流密度之间的关系。认为初始时刻(0时刻)的变量值为已知量，可以得到 m+ t时刻相邻节点处温度和热流密度的关系；
9、5、通过积分可得到任意一个节点与一半边界处温度和热流密度在不同时刻的关系。
10、本专利技术的有益效果为:
11、(1)在求解过程中无需反复迭代计算正问题，可以直接对边界条件里的环境温度实现求解，节省计算时间；
12、(2)一维问题求解过程中矩阵的阶数不随网格数的增加而增大，始终为二阶，因而计算量小，计算时间短；
13、(3)适用于物理参数变化的情况；
14、(4)求解过程中无需保留过多的变量值，计算结果可以覆盖上一时间步的结果，占用计算机内存小。
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1.模拟求解核电厂管道内部流体温度的新型计算方法，其特征在于利用热流密度变量将微分方程降阶，并通过积分推导出相邻两节点处温度和热流密度的关系，进而得到任意一个节点上的温度和热流密度与边界的关系，利用能够简单测得的条件解出其他未知量。所述方法在计算过程中依次按以下步骤实现:
2.据权利要求1所述的模拟求解核电厂管道内部流体温度的新型计算方法，其特征在于，步骤(2)中新引进的热流密度(V)能够使方程中温度变量(T)的二阶导数变为一阶导数方程组，并且变量(V)具有物理意义，使得新方法具有全局求解的特点。
3.据权利要求1所述的模拟求解核电厂管道内部流体温度的新型计算方法，其特征在于，确定了温度和热流密度的关系后，通过递推即可通过关系表达式直接求出边界条件，无需反复迭代计算正问题。
4.据权利要求1所述的模拟求解核电厂管道内部流体温度的新型计算方法，其特征在于，在求解计算过程中时，计算机运行计算的矩阵始终是二阶的，不随网格数增加而增加，计算速度快。
【技术特征摘要】
1.模拟求解核电厂管道内部流体温度的新型计算方法，其特征在于利用热流密度变量将微分方程降阶，并通过积分推导出相邻两节点处温度和热流密度的关系，进而得到任意一个节点上的温度和热流密度与边界的关系，利用能够简单测得的条件解出其他未知量。所述方法在计算过程中依次按以下步骤实现:
2.据权利要求1所述的模拟求解核电厂管道内部流体温度的新型计算方法，其特征在于，步骤(2)中新引进的热流密度(v)能够使方程中温度变量(t)的二阶导数变为一阶...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄美，孟祥源，王博学，李垚迪，程滟婷，欧阳晓平，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：
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