一种自然循环蒸汽发生器的热传导建模与计算方法
【专利摘要】本发明公开了一种自然循环蒸汽发生器的热传导建模与计算方法。基于圆筒壁无内热源一维导热微分方程通过将自然循环蒸汽发生器传热管和污垢中的温度分布表示为传热管一次侧壁温、二次侧壁温和污垢外表面温度的函数，并假定动态过程中传热管和污垢处于准稳态过程，将求解偏微分方程的问题转换为求解常微分方程；另外，热传导和流体热工水力耦合时采用了松耦合计算方法，在保证模型精度的基础上，大大减少了仿真计算的工作量，实现了自然循环蒸汽发生器热传导的快速计算，有利于自然循环蒸汽发生器乃至核动力装置高精度实时仿真计算的实现，对于指导核电站机组的安全、可靠运行具有重要意义。
【专利说明】一种自然循环蒸汽发生器的热传导建模与计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于蒸汽发生器【技术领域】，更具体地，涉及一种自然循环蒸汽发生器的热 传导建模与计算方法。
【背景技术】
[0002] 自然循环蒸汽发生器是核电站动力装置一、二回路热交换的枢纽，其类型通常为 立式U形管式，一次侧流体在传热管内流动，二次侧给水和汽水分离器分离出的水通过下 降段，冲刷传热管，后沿传热管外纵向流动，在一次侧流体的加热下，经历单相水、汽液两 相，最后通过汽水分离器，得到饱和蒸汽，最后通过汽轮做功带动发电机发电。
[0003] 作为核电站能量交换的关键设备，实现自然循环蒸汽发生器的实时仿真是整个核 动力装置实现实时仿真的前提条件，这对于指导核电站机组的安全、可靠运行具有重要意 义。为了实现核电站动力装置仿真系统的实时仿真，需要提高自然循环蒸汽发生器仿真计 算的速度，通常的方式有两种：一种是选择高CPU主频的计算机作为仿真程序运行的主机； 另一种是选择合适的计算模型和算法。
[0004] 当前计算机单CPU主频难以提高，计算速度的提高基本通过多CPU并行计算来实 现，而核动力装置系统仿真由于串行计算的程度很高，通过并行计算难以有效提升仿真系 统的运行速度。因此自然循环蒸汽发生器仿真计算速度的提高，关键是选择合适的传热管 热传导仿真计算方法，以及热传导和流体热工水力耦合算法。
[0005] 传统的蒸汽发生器传热管热传导的精确计算通常采用有限差分法，即首先利用有 限差分法对蒸汽发生器的热传导微分方程进行径向差分处理，然后对时间求解得到传热管 中温度的分布。当差分网格划分粗糙时，计算误差较大，而当划分较细时，计算量较大，计算 速度较慢。在进行蒸汽发生器热传导和流体热工水力耦合计算时，还可采用计算精度很高 的吉尔算法，但是由于其为隐式算法，动态仿真时计算量很大，无法满足实时仿真的需要。 因此，精确度和计算速度成为自然循环蒸汽发生器高精度实时仿真的一对较难解决的矛 盾。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种自然循环蒸汽发生器的 热传导建模与计算方法，在保证较高计算精度的基础上，实现了自然循环蒸汽发生器热传 导的快速计算，有利于自然循环蒸汽发生器乃至核动力装置高精度实时仿真计算的实现， 对于指导核电站机组的安全、可靠运行具有重要意义。
[0007] 为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种自然循环蒸汽发生器的热 传导建模与计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0008] (l)n = 0,初始化当前时刻η的传热管一次侧壁温f、传热管二次侧壁温和污 垢外表面温度
【权利要求】
【文档编号】G06F17/50GK104091036SQ201410373080
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年7月31日
【发明者】刘现星, 陈保同, 刘翠英, 刘志宏, 王长杰, 郭研, 范迎九 申请人:中国船舶重工集团公司第七一九研究所