一種自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器的熱傳導(dǎo)建模與計(jì)算方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器的熱傳導(dǎo)建模與計(jì)算方法。基于圓筒壁無內(nèi)熱源一維導(dǎo)熱微分方程通過將自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器傳熱管和污垢中的溫度分布表示為傳熱管一次側(cè)壁溫、二次側(cè)壁溫和污垢外表面溫度的函數(shù)，并假定動態(tài)過程中傳熱管和污垢處于準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)過程，將求解偏微分方程的問題轉(zhuǎn)換為求解常微分方程；另外，熱傳導(dǎo)和流體熱工水力耦合時(shí)采用了松耦合計(jì)算方法，在保證模型精度的基礎(chǔ)上，大大減少了仿真計(jì)算的工作量，實(shí)現(xiàn)了自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器熱傳導(dǎo)的快速計(jì)算，有利于自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器乃至核動力裝置高精度實(shí)時(shí)仿真計(jì)算的實(shí)現(xiàn)，對于指導(dǎo)核電站機(jī)組的安全、可靠運(yùn)行具有重要意義。
【專利說明】一種自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器的熱傳導(dǎo)建模與計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于蒸汽發(fā)生器【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器的熱 傳導(dǎo)建模與計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器是核電站動力裝置一、二回路熱交換的樞紐，其類型通常為 立式U形管式，一次側(cè)流體在傳熱管內(nèi)流動，二次側(cè)給水和汽水分離器分離出的水通過下 降段，沖刷傳熱管，后沿傳熱管外縱向流動，在一次側(cè)流體的加熱下，經(jīng)歷單相水、汽液兩 相，最后通過汽水分離器，得到飽和蒸汽，最后通過汽輪做功帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。
[0003] 作為核電站能量交換的關(guān)鍵設(shè)備，實(shí)現(xiàn)自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器的實(shí)時(shí)仿真是整個核 動力裝置實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)仿真的前提條件，這對于指導(dǎo)核電站機(jī)組的安全、可靠運(yùn)行具有重要意 義。為了實(shí)現(xiàn)核電站動力裝置仿真系統(tǒng)的實(shí)時(shí)仿真，需要提高自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器仿真計(jì) 算的速度，通常的方式有兩種：一種是選擇高CPU主頻的計(jì)算機(jī)作為仿真程序運(yùn)行的主機(jī)； 另一種是選擇合適的計(jì)算模型和算法。
[0004] 當(dāng)前計(jì)算機(jī)單CPU主頻難以提高，計(jì)算速度的提高基本通過多CPU并行計(jì)算來實(shí) 現(xiàn)，而核動力裝置系統(tǒng)仿真由于串行計(jì)算的程度很高，通過并行計(jì)算難以有效提升仿真系 統(tǒng)的運(yùn)行速度。因此自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器仿真計(jì)算速度的提高，關(guān)鍵是選擇合適的傳熱管 熱傳導(dǎo)仿真計(jì)算方法，以及熱傳導(dǎo)和流體熱工水力耦合算法。
[0005] 傳統(tǒng)的蒸汽發(fā)生器傳熱管熱傳導(dǎo)的精確計(jì)算通常采用有限差分法，即首先利用有 限差分法對蒸汽發(fā)生器的熱傳導(dǎo)微分方程進(jìn)行徑向差分處理，然后對時(shí)間求解得到傳熱管 中溫度的分布。當(dāng)差分網(wǎng)格劃分粗糙時(shí)，計(jì)算誤差較大，而當(dāng)劃分較細(xì)時(shí)，計(jì)算量較大，計(jì)算 速度較慢。在進(jìn)行蒸汽發(fā)生器熱傳導(dǎo)和流體熱工水力耦合計(jì)算時(shí)，還可采用計(jì)算精度很高 的吉爾算法，但是由于其為隱式算法，動態(tài)仿真時(shí)計(jì)算量很大，無法滿足實(shí)時(shí)仿真的需要。 因此，精確度和計(jì)算速度成為自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器高精度實(shí)時(shí)仿真的一對較難解決的矛 盾。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器的 熱傳導(dǎo)建模與計(jì)算方法，在保證較高計(jì)算精度的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器熱傳 導(dǎo)的快速計(jì)算，有利于自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器乃至核動力裝置高精度實(shí)時(shí)仿真計(jì)算的實(shí)現(xiàn)， 對于指導(dǎo)核電站機(jī)組的安全、可靠運(yùn)行具有重要意義。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器的熱 傳導(dǎo)建模與計(jì)算方法，其特征在于，包括如下步驟：
[0008] (l)n = 0,初始化當(dāng)前時(shí)刻η的傳熱管一次側(cè)壁溫f、傳熱管二次側(cè)壁溫和污 垢外表面溫度
【權(quán)利要求】
【文檔編號】G06F17/50GK104091036SQ201410373080
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】劉現(xiàn)星, 陳保同, 劉翠英, 劉志宏, 王長杰, 郭研, 范迎九 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七一九研究所