CN109977598B - 针对阀下游排放管的载荷分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了针对阀下游排放管的载荷分析方法，为了计算获得排放载荷，需要首先进行初始和边界条件设定、然后进行热工水力分析、最后将热工水力分析结果通过高效便捷的方法转换为载荷。其中，比较关键的技术点在于：热工水力分析过程中关键模型的选取以及怎样将热工水力分析结果通过一定的手段转换为载荷结果。

Description

针对阀下游排放管的载荷分析方法

技术领域

本发明涉及核电站排放管线载荷分析领域，具体涉及针对阀下游排放管的载荷分析方法。

背景技术

如图1所示，水封体排放管线是由依次连接的稳压器2、U型管状的水封体管5、安全阀3、阀下游排放管1、卸压箱4组成；

在安全阀(或卸压阀)的上游，由于考虑到稳压器安全阀的不凝性气体泄漏等因素，安全阀(或卸压阀)与稳压器汽空间连接管线上有一段底部充水的U型管状的水封体管5，起到水封的作用以密封不凝性气体、保持稳压器安全阀体的温度等。

当任一安全阀(或卸压阀)开启时，水封体管5内的水封体会在压力差的作用下、在很短的时间内(不到1秒)通过阀下游排放管，从而对阀下游排放管造成一定的冲击力。为了确保该瞬态对阀下游排放管造成的冲击力在阀下游排放管的承受范围之内，需要通过热工水力计算及力学处理过程来研究瞬态过程中产生的排放载荷，从而为阀下游排放管设计(包括材料、布置、尺寸等)、支撑设计提供技术支持。

目前，国内没有能够计算水封体排放管线中阀下游排放管载荷的分析方法。

发明内容

本发明目的在于提供针对阀下游排放管的载荷分析方法。

本发明通过下述技术方案实现：

针对水封体排放管线的载荷分析模型构建方法，包括以下步骤：

在能够模拟两相传热传质过程、临界流、汽液界面追踪的平台中，构建阀下游排放管模型，同时构建稳压器模型、水封体管模型、安全阀模型、卸压箱模型，将稳压器模型、水封体管模型、安全阀模型、阀下游排放管模型、卸压箱模型通过边界连接和数据传递连接的方式连通构成水封体排放管线模型；其中，阀下游排放管模型是由n个节块模型通过边界连接和数据传递连接的方式连通构成，n个节块模型一一对应于沿阀下游排放管轴向、对阀下游排放管分段划分为形成的n个控制体节块，每段控制体节块的长度控制在10cm-20cm的范围内；

所述稳压器模型包括与稳压器对应的热工水力分析模型B，安全阀模型包括与安全阀对应的热工水力分析模型，卸压箱模型包括与卸压箱对应的热工水力分析模型D，水封体管模型包括与水封体管对应的热工水力分析模型E，节块模型包括与控制体节块对应的热工水力分析模型a，阀下游排放管模型包括与阀下游排放管对应的热工水力分析模型A，热工水力分析模型A由n个热工水力分析模型a通过边界连接和数据传递连接的方式连通构成，水封体排放管线模型包括由热工水力分析模型A、热工水力分析模型B、热工水力分析模型C、热工水力分析模型D、热工水力分析模型E通过边界连接和数据传递连接的方式连通构成与水封体排放管线对应的热工水力分析模型Z；

构建阀下游排放管载荷分析模型：以热工水力分析模型a输出的热工水力分析结果信息集a作为输入变量和热工水力分析模型A输出的热工水力分析结果信息集A作为输入变量，以阀下游排放管载荷为解释变量，从而构建起阀下游排放管载荷分析模型。

本发明的设计原理为：

在现有技术中，对于阀下游排放管载荷的分析一般采用的方法是：直接采用软件建立力学模型，其做法是将稳压器排放***分为稳压器和管道***两个部分，分别采用不同的简化方法进行模拟，最后将2个有限元模型耦合在一起，从而对整个稳压器排放***进行力学分析。

但是，本发明的针对对象是具有水封体的管道***，当安全阀(或卸压阀)开启时，由于阀门(阀门上游高达17.0MPa左右，阀门下游0.1MPa左右)两侧压力差巨大，因此水封会以临界流速通过阀门，并以高达几十甚至几百米每秒的流速通过下游各排放管道。因此水封体在运动的过程中会汽化，因此阀下游排放管内部是复杂的两相流，包括：泡状流、弹状流、环状流、弥散流，并且由于压力传递、汽液相间的阻力和换热，管道内部的压力、汽液相密度、汽液相温度、汽液相流速、空泡份额等都随时在变化，每个管道所受的动态冲击载荷也是实时变化的。由于管道内部流体的压力、流速、加速度、空泡份额、热物性等随时间一直在变化，因此管道会受到随时间变化的冲击载荷，冲击载荷的大小与内部流体的运动状态有关。因此，传统直接采用力学法分析的方法将会导致分析结果与实际情况差别较大，且由于两相态的阀下游排放管所受动态冲击载荷，传统整体管道一体化的力学分析，并未考虑这种影响，也是影响分析结果与实际结果差异较大的重要因素。本发明采用将复杂两相流动热工水力参量和管道所受载荷联系起来的方法，同时在对阀下游排放管进行热工水力分析时采用多控制体节块的方法进行分析，这样使得最终的热工水力参量、以及每个控制体节块热工水力参量都能与管道所受载荷关联，这样就使得整个分析结果更加考虑到实际的内部载荷情况，也使得分析结果更为精准。

在本发明中，由于考虑管道不同位置的情况处于两相变化态的，为了分析更加可靠，因此，本发明建立分析模型时，与常规的以大部件为分析节点的方式不同，且并不是直接利用力学角度出发进行的载荷分析，对于上述内容，本发明的主要技术贡献为：1、提出了先建立两相下热工水力分析模型，然后对热工水力分析模型输出的参量用于阀下游排放管载荷分析的模型建立，即本发明的阀下游排放管载荷分析模型时在热工水力分析模型输出的参量的基础上建立的，这样在整个模型的过程中，并不是一个静态数据的简单分析，而是在一个动态的热工水力过程中，不断获得各种动态数据，然后依赖这些动态数据输出构建具有可动态分析的载荷分析模型。2、由于本发明是针对的是具有水封体的管线，因此阀下游排放管是两相环境，且这种两相状态是变化的，因此为了更加准确的分析结果，提出了针对阀下游排放管多分控制体节块的方法进行动态热工水力分析，即对阀下游排放管分为多个段，每段形成1个控制体节块，每段都独立、但又互相关联影响，因此，每个控制体节块都能输出对应的热工水力分析参数，那么在此基础上，本发明在建立阀下游排放管载荷分析模型时，就可以依靠每段控制体节块的热工水力分析参数和整体阀下游排放管的总体参数进行对应的载荷力学分析。

优选的，上述阀下游排放管载荷分析模型优选通过对管道以及流体进行动量守恒分析以及受力分析，从而获得管道所受载荷的计算。因此所述阀下游排放管载荷分析模型是由加速项模型、动能变化模型、压降模型、流体体积力模型求和处理组成；其中加速项模型是指对各个控制体节块内的加速项进行积分处理；动能变化模型是指对整个阀下游排放管的入口和出口的动能变化进行处理；压降模型是指对整个阀下游排放管的入口和出口的压降变化进行处理；流体体积力模型是指对各个控制体节块内的体积力进行积分处理。

优选的，所述热工水力分析结果信息集a包括：控制体节块内的液相平均流速、控制体节块内的汽相平均流速、控制体节块内的液相密度、控制体节块内汽相密度、制体节块内的空泡份额；所述热工水力分析结果信息集A包括：阀下游排放管的入口截面处压力、阀下游排放管的出口截面处压力；阀下游排放管的入口液相流速、阀下游排放管的出口液相流速、阀下游排放管的入口汽相流速、阀下游排放管的出口汽相流速、阀下游排放管的入口空泡份额、阀下游排放管的出口空泡份额；阀下游排放管的入口液相密度、阀下游排放管的出口液相密度；阀下游排放管的入口汽相密度、阀下游排放管的入口汽相密度。

优选的，所述阀下游排放管载荷分析模型是由加速项模型、动能变化模型、压降模型、流体体积力模型求和处理组成；其中加速项模型是指对各个控制体节块内的加速项进行积分处理；动能变化模型是指对整个阀下游排放管的入口和出口的动能变化进行处理；压降模型是指对整个阀下游排放管的入口和出口的压降变化进行处理；流体体积力模型是指对各个控制体节块内的体积力进行积分处理；阀下游排放管载荷分析模型具体为：

其中，

加速项模型为：

动能变化模型为：

压降模型为：

流体体积力模型为：

表示阀下游排放管载荷；t为时间；S_入表示阀下游排放管的入口截面积、S_出表示阀下游排放管的出口截面积，S_入和S_出为基础信息、由配置获得；P_入表示阀下游排放管的入口截面处压力、P_出表示阀下游排放管的出口截面处压力；u_l入表示阀下游排放管的入口液相流速、u_l出表示阀下游排放管的出口液相流速、u_g入表示阀下游排放管的入口汽相流速、u_g出表示阀下游排放管的出口汽相流速、a_入表示阀下游排放管的入口空泡份额、a_出表示阀下游排放管的出口空泡份额；ρ_l入表示阀下游排放管的入口液相密度、ρ_l出表示阀下游排放管的出口液相密度；ρ_g入表示阀下游排放管的入口汽相密度、ρ_g出表示阀下游排放管的出口汽相密度；

表示第i个控制体节块内的液相平均流速；

表示第i个控制体节块内的汽相平均流速；ρ_li表示第i个控制体节块内的液相密度，ρ_gi表示第i个控制体节块内汽相密度；α_i代表第i个制体节块内的空泡份额；

阀下游排放管的入口截面法线方向、

阀下游排放管的出口截面法线方向、

表示重力方向；

g为重力加速度，dV_i表示第i个控制体节块的体积；

优选的，所述平台为RELAP5。

优选的，所述热工水力分析模型包括临界流模型，所述临界流模型包括Henry-Fauske模型、非均匀流模型、突扩突缩模型。

针对阀下游排放管的载荷分析方法：包括以下步骤：

采集目标水封体排放管线的基础信息，将基础信息分配给热工水力分析模型Z，基础信息包括水封体的信息、安全阀的信息、阀下游排放管的几何信息、卸压箱的几何信息、水封体排放管线的内部流体的初始条件和边界条件；

设置热工水力分析模型Z的分析时间步长；

通过n个热工水力分析模型a获得n个随时间实时变化的热工水力分析结果信息集a，通过热工水力分析模型A获得随时间实时变化的热工水力分析结果信息集A；热工水力分析结果信息集a包括：控制体节块内的液相平均流速、控制体节块内的汽相平均流速、控制体节块内的液相密度、控制体节块内汽相密度、制体节块内的空泡份额；所述热工水力分析结果信息集A包括：阀下游排放管的入口截面处压力、阀下游排放管的出口截面处压力；阀下游排放管的入口液相流速、阀下游排放管的出口液相流速、阀下游排放管的入口汽相流速、阀下游排放管的出口汽相流速、阀下游排放管的入口空泡份额、阀下游排放管的出口空泡份额；阀下游排放管的入口液相密度、阀下游排放管的出口液相密度；阀下游排放管的入口汽相密度、阀下游排放管的入口汽相密度；

通过阀下游排放管载荷分析模型对n个随时间实时变化的热工水力分析结果信息集a和随时间实时变化的热工水力分析结果信息集A进行分析，得到随时间实时变化的阀下游排放管载荷值。

优选的，得到随时间实时变化的阀下游排放管载荷值后，将离散的阀下游排放管载荷值拟合成随时间实时变化的载荷波。

优选的，所述分析时间步长控制在10^-4秒的量级。

优选的，水封体的信息包括水封体体积、水封温度分布，安全阀的信息包括阀门开启压力、阀门排量、阀门完全开启时间，阀下游排放管的几何信息包括管道尺寸、管道布置、弯头角度及弯曲半径，卸压箱的几何信息包括卸压箱尺寸，水封体排放管线的内部流体的初始条件和边界条件包括气体种类、初始压力、初始温度。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明的总体设想是：

为了计算获得排放载荷，需要首先进行初始和边界条件设定、然后进行热工水力分析、最后将热工水力分析结果通过高效便捷的方法转换为载荷。其中，比较关键的技术点在于：热工水力分析过程中关键模型的选取以及怎样将热工水力分析结果通过一定的手段转换为载荷结果。

上述方法准备用于中国三代压水堆核电厂(站)的设计。该研究方法的分析成果将直接应用于管道应力分析，从而为管道材料设计、管道尺寸及布置、管道支撑设计提供技术支持。此外，该分析方法还可以用于论证稳压器安全阀(或卸压阀)定值设计的合理性问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为水封体排放管线示意图；

图2为本发明流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

针对水封体排放管线的载荷分析模型构建方法，包括以下步骤：

在能够模拟两相传热传质过程、临界流、汽液界面追踪的平台中，构建阀下游排放管模型，同时构建稳压器模型、水封体管模型、安全阀模型、卸压箱模型，将稳压器模型、水封体管模型、安全阀模型、阀下游排放管模型、卸压箱模型通过边界连接和数据传递连接的方式连通构成水封体排放管线模型；其中，阀下游排放管模型是由n个节块模型通过边界连接和数据传递连接的方式连通构成，n个节块模型一一对应于沿阀下游排放管轴向、对阀下游排放管分段划分为形成的n个控制体节块，每段控制体节块的长度控制在10cm-20cm的范围内；

所述稳压器模型包括与稳压器2对应的热工水力分析模型B，安全阀模型包括与安全阀3对应的热工水力分析模型C，卸压箱模型包括与卸压箱4对应的热工水力分析模型D，水封体管模型5包括与水封体管对应的热工水力分析模型E，节块模型包括与控制体节块对应的热工水力分析模型a，阀下游排放管模型包括与阀下游排放管1对应的热工水力分析模型A，热工水力分析模型A由n个热工水力分析模型a通过边界连接和数据传递连接的方式连通构成，水封体排放管线模型包括由热工水力分析模型A、热工水力分析模型B、热工水力分析模型C、热工水力分析模型D、热工水力分析模型E通过边界连接和数据传递连接的方式连通构成与水封体排放管线对应的热工水力分析模型Z；

构建阀下游排放管载荷分析模型：以热工水力分析模型a输出的热工水力分析结果信息集a作为输入变量和热工水力分析模型A输出的热工水力分析结果信息集A作为输入变量，以阀下游排放管载荷为解释变量，从而构建起阀下游排放管载荷分析模型。

在本发明中，例如如图1中，对于阀下游排放管，我们对其在平台中构建起对于的模型，对于一段，阀下游排放管假设其为1m长，对于在建立模型时，则将其划分为10cm一段，则有10个控制体节块，因此***输出10组热工水力分析结果信息集a，热工水力分析结果信息集A则是以整个阀下游排放管的入口和出口作为考虑对象得出的。

本发明的设计原理为：

在现有技术中，对于阀下游排放管载荷的分析一般采用的方法是：直接采用软件建立力学模型，其做法是将稳压器排放***分为稳压器和管道***两个部分，分别采用不同的简化方法进行模拟，最后将2个有限元模型耦合在一起，从而对整个稳压器排放***进行力学分析。

但是，本发明的针对对象是具有水封体的管道***，当安全阀(或卸压阀)开启时，由于阀门(阀门上游高达17.0MPa左右，阀门下游0.1MPa左右)两侧压力差巨大，因此水封会以临界流速通过阀门，并以高达几十甚至几百米每秒的流速通过下游各排放管道。因此水封体在运动的过程中会汽化，因此阀下游排放管内部是复杂的两相流，包括：泡状流、弹状流、环状流、弥散流，并且由于压力传递、汽液相间的阻力和换热，管道内部的压力、汽液相密度、汽液相温度、汽液相流速、空泡份额等都随时在变化，每个管道所受的动态冲击载荷也是实时变化的。由于管道内部流体的压力、流速、加速度、空泡份额、热物性等随时间一直在变化，因此管道会受到随时间变化的冲击载荷，冲击载荷的大小与内部流体的运动状态有关。因此，传统直接采用力学法分析的方法将会导致分析结果与实际情况差别较大，且由于两相态的阀下游排放管所受动态冲击载荷，传统整体管道一体化的力学分析，并未考虑这种影响，也是影响分析结果与实际结果差异较大的重要因素。本发明采用将复杂两相流动热工水力参量和管道所受载荷联系起来的方法，同时在对阀下游排放管进行热工水力分析时采用多控制体节块的方法进行分析，这样使得最终的热工水力参量、以及每个控制体节块热工水力参量都能与管道所受载荷关联，这样就使得整个分析结果更加考虑到实际的内部载荷情况，也使得分析结果更为精准。

在本发明中，由于考虑管道不同位置的情况处于两相变化态的，为了分析更加可靠，因此，本发明建立分析模型时，与常规的以大部件为分析节点的方式不同，且并不是直接利用力学角度出发进行的载荷分析，对于上述内容，本发明的主要技术贡献为：1、提出了先建立两相下热工水力分析模型，然后对热工水力分析模型输出的参量用于阀下游排放管载荷分析的模型建立，即本发明的阀下游排放管载荷分析模型时在热工水力分析模型输出的参量的基础上建立的，这样在整个模型的过程中，并不是一个静态数据的简单分析，而是在一个动态的热工水力过程中，不断获得各种动态数据，然后依赖这些动态数据输出构建具有可动态分析的载荷分析模型。2、由于本发明是针对的是具有水封体的管线，因此阀下游排放管是两相环境，且这种两相状态是变化的，因此为了更加准确的分析结果，提出了针对阀下游排放管多分控制体节块的方法进行动态热工水力分析，即对阀下游排放管分为多个段，每段形成1个控制体节块，每段都独立、但又互相关联影响，因此，每个控制体节块都能输出对应的热工水力分析参数，那么在此基础上，本发明在建立阀下游排放管载荷分析模型时，就可以依靠每段控制体节块的热工水力分析参数和整体阀下游排放管的总体参数进行对应的载荷力学分析。

优选的，上述阀下游排放管载荷分析模型优选通过对管道以及流体进行动量守恒分析以及受力分析，从而获得管道所受载荷的计算。因此所述阀下游排放管载荷分析模型是由加速项模型、动能变化模型、压降模型、流体体积力模型求和处理组成；其中加速项模型是指对各个控制体节块内的加速项进行积分处理；动能变化模型是指对整个阀下游排放管的入口和出口的动能变化进行处理；压降模型是指对整个阀下游排放管的入口和出口的压降变化进行处理；流体体积力模型是指对各个控制体节块内的体积力进行积分处理。

优选的，所述热工水力分析结果信息集a包括：控制体节块内的液相平均流速、控制体节块内的汽相平均流速、控制体节块内的液相密度、控制体节块内汽相密度、制体节块内的空泡份额；所述热工水力分析结果信息集A包括：阀下游排放管的入口截面处压力、阀下游排放管的出口截面处压力；阀下游排放管的入口液相流速、阀下游排放管的出口液相流速、阀下游排放管的入口汽相流速、阀下游排放管的出口汽相流速、阀下游排放管的入口空泡份额、阀下游排放管的出口空泡份额；阀下游排放管的入口液相密度、阀下游排放管的出口液相密度；阀下游排放管的入口汽相密度、阀下游排放管的入口汽相密度。

优选的，所述阀下游排放管载荷分析模型是由加速项模型、动能变化模型、压降模型、流体体积力模型求和处理组成；其中加速项模型是指对各个控制体节块内的加速项进行积分处理；动能变化模型是指对整个阀下游排放管的入口和出口的动能变化进行处理；压降模型是指对整个阀下游排放管的入口和出口的压降变化进行处理；流体体积力模型是指对各个控制体节块内的体积力进行积分处理；阀下游排放管载荷分析模型具体为：

其中，

加速项模型为：

动能变化模型为：

压降模型为：

流体体积力模型为：

表示阀下游排放管载荷；t为时间；S_入表示阀下游排放管的入口截面积、S_出表示阀下游排放管的出口截面积，S_入和S_出为基础信息、由配置获得；P_入表示阀下游排放管的入口截面处压力、P_出表示阀下游排放管的出口截面处压力；u_l入表示阀下游排放管的入口液相流速、u_l出表示阀下游排放管的出口液相流速、u_g入表示阀下游排放管的入口汽相流速、u_g出表示阀下游排放管的出口汽相流速、a_入表示阀下游排放管的入口空泡份额、a_出表示阀下游排放管的出口空泡份额；ρ_l入表示阀下游排放管的入口液相密度、ρ_l出表示阀下游排放管的出口液相密度；ρ_g入表示阀下游排放管的入口汽相密度、ρ_g出表示阀下游排放管的出口汽相密度；

表示第i个控制体节块内的液相平均流速；

表示第i个控制体节块内的汽相平均流速；ρ_li表示第i个控制体节块内的液相密度，ρ_gi表示第i个控制体节块内汽相密度；α_i代表第i个制体节块内的空泡份额；

阀下游排放管的入口截面法线方向、

阀下游排放管的出口截面法线方向、

表示重力方向；

g为重力加速度，dV_i表示第i个控制体节块的体积。

优选的，所述平台为RELAP5。

优选的，所述热工水力分析模型包括临界流模型，所述临界流模型包括Henry-Fauske模型、非均匀流模型、突扩突缩模型。

实施例2

如图2所示

针对阀下游排放管的载荷分析方法：包括以下步骤：

对具体的目标管线机械能分析，确定其需要分析的工况，从而采集目标水封体排放管线的基础信息，将基础信息分配给热工水力分析模型Z(瞬态分析)，基础信息包括水封体的信息、安全阀的信息、阀下游排放管的几何信息、卸压箱的几何信息、水封体排放管线的内部流体的初始条件和边界条件；

设置热工水力分析模型Z的分析时间步长；

通过n个热工水力分析模型a获得n个随时间实时变化的热工水力分析结果信息集a，通过热工水力分析模型A获得随时间实时变化的热工水力分析结果信息集A；热工水力分析结果信息集a包括：控制体节块内的液相平均流速、控制体节块内的汽相平均流速、控制体节块内的液相密度、控制体节块内汽相密度、制体节块内的空泡份额；所述热工水力分析结果信息集A包括：阀下游排放管的入口截面处压力、阀下游排放管的出口截面处压力；阀下游排放管的入口液相流速、阀下游排放管的出口液相流速、阀下游排放管的入口汽相流速、阀下游排放管的出口汽相流速、阀下游排放管的入口空泡份额、阀下游排放管的出口空泡份额；阀下游排放管的入口液相密度、阀下游排放管的出口液相密度；阀下游排放管的入口汽相密度、阀下游排放管的入口汽相密度；

通过阀下游排放管载荷分析模型对n个随时间实时变化的热工水力分析结果信息集a和随时间实时变化的热工水力分析结果信息集A进行分析，得到随时间实时变化的阀下游排放管载荷值。阀下游排放管载荷分析模型采用实施例1方案中的公式。

优选的，得到随时间实时变化的阀下游排放管载荷值后，将离散的阀下游排放管载荷值拟合成随时间实时变化的载荷波。

优选的，所述分析时间步长控制在10^-4秒的量级。对于时间步长的设置，由于本发明是一个瞬态过程，若时间步长设置的过长(例如10^-3)会影响计算精度，经过我们测试，发现控制在10^-4秒的量级，对于整个分析能起到非常好的精度控制。对于10^-4秒的量级，则会形成1万个样点，而若步长设置的过短(例如10^-5)则会导致失真，且对于计算效率也是非常差的。

优选的，水封体的信息包括水封体体积、水封温度分布，安全阀的信息包括阀门开启压力、阀门排量、阀门完全开启时间，阀下游排放管的几何信息包括管道尺寸、管道布置、弯头角度及弯曲半径，卸压箱的几何信息包括卸压箱尺寸，水封体排放管线的内部流体的初始条件和边界条件包括气体种类、初始压力、初始温度。

其中若有三组安全阀，且阀门定值不同，可以这样选定分析工况：

①若通过超压分析得出不同定值的阀门开启时间间隔较大(大于0.5s)，则分析最大定值安全阀单独开启的工况；

②若通过超压分析得出不同定值的阀门开启时间间隔较小(小于0.5s)，则分析不同定值安全阀相继开启的工况。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.针对阀下游排放管的载荷分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集目标水封体排放管线的基础信息，将基础信息分配给热工水力分析模型Z，基础信息包括水封体的信息、安全阀的信息、阀下游排放管的几何信息、卸压箱的几何信息、水封体排放管线的内部流体的初始条件和边界条件；

设置热工水力分析模型Z的分析时间步长；

通过n个热工水力分析模型a获得n个随时间实时变化的热工水力分析结果信息集a，通过热工水力分析模型A获得随时间实时变化的热工水力分析结果信息集A；热工水力分析结果信息集a包括：控制体节块内的液相平均流速、控制体节块内的汽相平均流速、控制体节块内的液相密度、控制体节块内汽相密度、制体节块内的空泡份额；所述热工水力分析结果信息集A包括：阀下游排放管的入口截面处压力、阀下游排放管的出口截面处压力；阀下游排放管的入口液相流速、阀下游排放管的出口液相流速、阀下游排放管的入口汽相流速、阀下游排放管的出口汽相流速、阀下游排放管的入口空泡份额、阀下游排放管的出口空泡份额；阀下游排放管的入口液相密度、阀下游排放管的出口液相密度；阀下游排放管的入口汽相密度、阀下游排放管的出口汽相密度；

通过阀下游排放管载荷分析模型对n个随时间实时变化的热工水力分析结果信息集a和随时间实时变化的热工水力分析结果信息集A进行分析，得到随时间实时变化的阀下游排放管载荷值；

其中，

在能够模拟两相传热传质过程、临界流、汽液界面追踪的平台中，构建阀下游排放管模型，同时构建稳压器模型、水封体管模型、安全阀模型、卸压箱模型，将稳压器模型、水封体管模型、安全阀模型、阀下游排放管模型、卸压箱模型通过边界连接和数据传递连接的方式连通构成水封体排放管线模型；其中，阀下游排放管模型是由n个节块模型通过边界连接和数据传递连接的方式连通构成，n个节块模型一一对应于沿阀下游排放管轴向、对阀下游排放管分段划分为形成的n个控制体节块，每段控制体节块的长度控制在10cm-20cm的范围内；

所述稳压器模型包括与稳压器（2）对应的热工水力分析模型B，安全阀模型包括与安全阀（3）对应的热工水力分析模型C，卸压箱模型包括与卸压箱（4）对应的热工水力分析模型D，水封体管模型包括与水封体管（5）对应的热工水力分析模型E，节块模型包括与控制体节块对应的热工水力分析模型a，阀下游排放管模型包括与阀下游排放管（1）对应的热工水力分析模型A，热工水力分析模型A由n个热工水力分析模型a通过边界连接和数据传递连接的方式连通构成，水封体排放管线模型包括由热工水力分析模型A、热工水力分析模型B、热工水力分析模型C、热工水力分析模型D、热工水力分析模型E通过边界连接和数据传递连接的方式连通构成与水封体排放管线对应的热工水力分析模型Z；

构建阀下游排放管载荷分析模型：以热工水力分析模型a输出的热工水力分析结果信息集a作为输入变量和热工水力分析模型A输出的热工水力分析结果信息集A作为输入变量，以阀下游排放管载荷为解释变量，从而构建起阀下游排放管载荷分析模型；

所述阀下游排放管载荷分析模型是由加速项模型、动能变化模型、压降模型、流体体积力模型求和处理组成；其中加速项模型是指对各个控制体节块内的加速项进行积分处理；动能变化模型是指对整个阀下游排放管的入口和出口的动能变化进行处理；压降模型是指对整个阀下游排放管的入口和出口的压降变化进行处理；流体体积力模型是指对各个控制体节块内的体积力进行积分处理；

水封体的信息包括水封体体积、水封温度分布，安全阀的信息包括阀门开启压力、阀门排量、阀门完全开启时间，阀下游排放管的几何信息包括管道尺寸、管道布置、弯头角度及弯曲半径，卸压箱的几何信息包括卸压箱尺寸，水封体排放管线的内部流体的初始条件和边界条件包括气体种类、初始压力、初始温度。

2.根据权利要求1所述的针对具有阀下游排放管的载荷分析方法，其特征在于，得到随时间实时变化的阀下游排放管载荷值后，将离散的阀下游排放管载荷值拟合成随时间实时变化的载荷波。

3.根据权利要求1所述的针对具有阀下游排放管的载荷分析方法，其特征在于，所述分析时间步长控制在10^-4秒的量级。

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