基于modelica的核反应堆管路系统模型构建方法及装置与流程

本发明涉及模型化核反应堆技术领域，尤其涉及一种基于modelica的核反应堆管路系统模型构建方法及装置。

背景技术：

在目前用作商业运行的核反应堆中，主要使用冷却水作为核反应堆的冷却剂。对存在的大量管路系统的优化布置有助于安全高效地带走核反应堆堆芯产生的热量，因此，核反应堆管路系统的好坏对于反应堆的运行有着极大地影响。在评估管理系统性能时，建立良好的系统模型可以为性能评估带来极大的方便，并可提高系统性能评估的准确性。

当前核反应堆管路系统建模主要使用relap5等建模软件，此类建模软件使用卡片式建模方式，即首先规划好系统各组件排列、连接顺序，再使用relap5语法，在relap5专用的输入卡文本中填写所需的各组件参数、连接关系，最终完成核反应堆管路系统建模，无法可视化建模。

modelica作为目前工业界盛行的一种建模语言，其具备面向对象的、基于方程的、可重用的和层次化的特点，基于流变量、势变量的接口表达方式，都为核反应堆管路系统模型的表达提供了极大的便利。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种基于modelica的核反应堆管路系统模型构建方法及装置，可以降低模型开发的难度，提高模型的重用性，有效缩短核反应堆管路系统的设计周期、提升动态设计能力、提高设计效率。

本发明实施例第一方面提供了一种基于modelica的核反应堆管路系统模型构建方法，包括：

将核反应堆管路系统分解为一级模型，所述一级模型包括基本模型、组件模型和系统模型；

分析各一级模型下的二级模型的模型特性，所述模型特性包括模型原理、数学表达方式、是否可用因果式或非因果关系式表达以及是否可以简化；

根据二级模型的分析结果为不同的二级模型匹配相应的模型构建方式；

基于所述模型构建方式构建相应的二级模型；

获取针对建立后的二级模型的仿真结果，根据所述仿真结果对相应的二级模型进行修正和标定。

本发明实施例第二方面提供了一种基于modelica的核反应堆管路系统模型构建方法装置，包括：

系统拆解模块，用于将核反应堆管路系统分解为一级模型，所述一级模型包括基本模型、组件模型和系统模型；

模型分析模块，用于分析各一级模型下的二级模型的模型特性，所述模型特性包括模型原理、数学表达方式、是否可用因果式或非因果关系式表达以及是否可以简化；

构建方式匹配模块，用于根据二级模型的分析结果为不同的二级模型匹配相应的模型构建方式；

模型构建模块，用于基于所述模型构建方式构建相应的二级模型；

模型修正表达模块，用于获取针对建立后的二级模型的仿真结果，根据所述仿真结果对相应的二级模型进行修正和标定。

本发明实施例第三方面提供了一种计算机设备，该设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现上述方面所述的基于modelica的核反应堆管路系统模型构建方法。

本发明实施例第四方面提供了一种计算机存储介质，该计算机存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现上述方面所述的基于modelica的核反应堆管路系统模型构建方法。

在本发明实施例中，通过对核反应堆系统进行设计分解得到最小单位的单机模型，再分析不同单机模型的相关特性确定其对应的模型构建方式，进而构建单机模型，最后对构建好的模型进行修正和标定。降低了模型开发的难度，提高了模型的重用性，有效缩短了核反应堆管路系统的设计周期、提升了动态设计能力、提高了设计效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种基于modelica的核反应堆管路系统模型构建方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的管路系统模型拆分示意图；

图3是本发明实施例提供的一种基于modelica的核反应堆管路系统模型构建装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的构建方式匹配模块的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，术语“第一”和“第二”仅是为了区别命名，并不代表数字的大小或者排序。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

实施例1

本发明实施例提供的基于modelica的核反应堆管路系统模型构建方法可以应用于核反应堆系统模型构建的应用场景。

本发明实施例中，基于modelica的核反应堆管路系统模型构建方法可以应用于计算机设备中，该计算机设备可以是电脑，也可以是其它具备计算处理能力的终端设备。

如图1所示，基于modelica的核反应堆管路系统模型构建方法，包括以下步骤：

s101，将核反应堆管路系统分解为一级模型。

需要说明的是，核反应堆管路系统的一级模型如图2所示可以包括基本模型、组件模型和系统模型。优选的，不同的一级模型下对应有一个或多个二级模型即单机模型，例如，基本模型可以包括接口模型、信号模型、物性模型和边界模型，组件模型可以包括管道模型、泵模型、阀门模型、稳压器模型、换热器模型、预热器模型、实验本体模型和热构件模型等。可以理解的是，其他任何属于核反应堆管路系统中的一级模型或者二级模型，即使在本申请中未提及，也属于本申请的保护范围。

在本申请实施例中，组件模型与核反应堆管路系统中的物理设备具有一一对应的关系，例如，管道模型对应系统中的管路，阀门模型对应系统中的阀门等。

s102，分析各一级模型下的二级模型的模型特性。

优选的，上述模型特性至少可以包括模型原理、数学表达方式、是否可用因果式或非因果关系式表达以及是否可以简化，也可以包括其他能够确定二级模型构建方式的特性。

s103，根据二级模型的分析结果为不同的二级模型匹配相应的模型构建方式。

在一种可选的实现方式中，当二级模型的模型原理清楚、数据表达方式成熟且可用非因果关系式时，装置可以为二级模型匹配陈述式的模型构建方式，例如，构建管道模型时，可以使用陈述式建模，在明确管道中各物理量的数学模型后，只需通过代码表述清楚管道中各物理量间的公式关系即可，模型建模无需考虑各物理量的赋值关系，编译器会自动完成公式推导，即物理量可能公式为a＝xb+yc，但在经过编译器推导后为x＝a/b-yc/b。

在一种可选的实现方式中，当二级模型的模型原理清楚、数据表达方式成熟，但只可用因果关系式时，装置可以为二级模型匹配过程式的模型构建方式，例如，针对壁面换热模型和壁面摩擦模型可以采用过程式建模，由于此类模型中需考虑各物理量的赋值关系，编译器会根据所描述关系进行方程计算，即物理量可能公式为a＝xb+yc时，编译器只能使用此公式进行计算。

在一种可选的实现方式中，当二级模型的模型原理尚未清楚或模型复杂且难以化简时，装置可以为二级模型匹配基于数据的建模方式，通过基于数据的建模兼顾了系统关键参数计算的准确性。

s104，基于模型构建方式构建相应的二级模型。

s105，获取针对建立后的二级模型的仿真结果，根据仿真结果对相应的二级模型进行修正和标定。

需要说明的是，对于建立好的单机模型，装置可以对其进行仿真测试，并可以获取仿真得到的结果。为使仿真结果与试验数据达到最大限度的吻合，提高模型的真实性，装置可以对比仿真结果与试验数据之间的一致性，确定是否需要对模型进行修正和标定，可以理解的是，仿真结果与试验数据之间的一致性越高，说明构建的单机模型的真实性越高，通过不断修正和标定，可以使仿真结果与试验数据之间的一致性达到当前条件允许下的最高值。

在本发明实施例中，通过对核反应堆系统进行设计分解得到最小单位的单机模型，再分析不同单机模型的相关特性确定其对应的模型构建方式，进而构建单机模型，最后对构建好的模型进行修正和标定。降低了模型开发的难度，提高了模型的重用性，有效缩短了核反应堆管路系统的设计周期、提升了动态设计能力、提高了设计效率。

实施例2

下面将结合附图3和图4，对本发明实施例提供的基于modelica的核反应堆管路系统模型构建装置进行详细介绍。需要说明的是，附图3所示的基于modelica的核反应堆管路系统模型构建装置，用于执行本发明图1所示实施例的方法，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本发明图1所示的实施例。

请参见图3，为本发明实施例提供了一种基于modelica的核反应堆管路系统模型构建装置的结构示意图。如图3所示，本发明实施例的模型构建装置10可以包括：系统拆解模块101、模型分析模块102、构建方式匹配模块103、模型构建模块104和模型修正表达模块105。其中，构建方式匹配模块103如图4所示，包括第一方式匹配单元1031、第二方式匹配单元1032和第三方式匹配单元1033。

系统拆解模块101，用于将核反应堆管路系统分解为一级模型，一级模型包括基本模型、组件模型和系统模型。

模型分析模块102，用于分析各一级模型下的二级模型的模型特性，模型特性包括模型原理、数学表达方式、是否可用因果式或非因果关系式表达以及是否可以简化。

构建方式匹配模块103，用于根据二级模型的分析结果为不同的二级模型匹配相应的模型构建方式。

在一种可选的实现方式中，构建方式匹配模块103包括：

第一方式匹配单元1031，用于当二级模型的模型原理清楚、数据表达方式成熟且可用非因果关系式时，确定二级模型的构建方式为陈述式。

第二方式匹配单元1032，用于当二级模型的模型原理清楚、数据表达方式成熟，但只可用因果关系式时，确定二级模型的构建方式为过程式。

第三方式匹配单元1033，用于当二级模型的模型原理尚未清楚或模型复杂且难以化简时，确定二级模型的构建方式为基于数据的建模方式。

模型构建模块104，用于基于模型构建方式构建相应的二级模型。

模型修正表达模块105，用于获取针对建立后的二级模型的仿真结果，根据仿真结果对相应的二级模型进行修正和标定。

优选的，组件模型与核反应堆管路系统中的物理设备一一对应。

需要说明的是，基本模型的二级模型至少包括接口模型、信号模型、物性模型和边界模型，组件模型的二级模型至少包括管道模型、泵模型、阀门模型、稳压器模型、换热器模型、预热器模型、实验本体模型和热构件模型。

需要说明的是，本实施例中各模块和单元的执行过程可以参见上述方法实施例中的描述，此处不再赘述。

在本发明实施例中，通过对核反应堆系统进行设计分解得到最小单位的单机模型，再分析不同单机模型的相关特性确定其对应的模型构建方式，进而构建单机模型，最后对构建好的模型进行修正和标定。降低了模型开发的难度，提高了模型的重用性，有效缩短了核反应堆管路系统的设计周期、提升了动态设计能力、提高了设计效率。

实施例3

本发明实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质可以存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行如上述图1所示实施例的方法步骤，具体执行过程可以参见图1所示实施例的具体说明，在此不进行赘述。

实施例4

本发明实施例提供了一种计算机设备。如图5所示，计算机设备20可以包括：至少一个处理器201，例如cpu，至少一个网络接口204，用户接口203，存储器205，至少一个通信总线202，可选地，还可以包括显示屏206。其中，通信总线202用于实现这些组件之间的连接通信。其中，用户接口203可以包括触摸屏、键盘或鼠标等等。网络接口204可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如wi-fi接口)，通过网络接口204可以与服务器建立通信连接。存储器205可以是高速ram存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器，存储器205包括本发明实施例中的flash。存储器205可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器201的存储系统。如图5所示，作为一种计算机存储介质的存储器205中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及程序指令。

需要说明的是，网络接口204可以连接接收器、发射器或其他通信模块，其他通信模块可以包括但不限于wifi模块、蓝牙模块等，可以理解，本发明实施例中计算机设备也可以包括接收器、发射器和其他通信模块等。

处理器201可以用于调用存储器205中存储的程序指令，并使计算机设备20执行以下操作：

将核反应堆管路系统分解为一级模型，一级模型包括基本模型、组件模型和系统模型；

分析各一级模型下的二级模型的模型特性，模型特性包括模型原理、数学表达方式、是否可用因果式或非因果关系式表达以及是否可以简化；

根据二级模型的分析结果为不同的二级模型匹配相应的模型构建方式；

基于模型构建方式构建相应的二级模型；

获取针对建立后的二级模型的仿真结果，根据仿真结果对相应的二级模型进行修正和标定。

在一些实施例中，设备20在根据二级模型的分析结果为不同的二级模型匹配相应的模型构建方式时，具体用于：

当二级模型的模型原理清楚、数据表达方式成熟且可用非因果关系式时，确定二级模型的构建方式为陈述式；

当二级模型的模型原理清楚、数据表达方式成熟，但只可用因果关系式时，确定二级模型的构建方式为过程式；

当二级模型的模型原理尚未清楚或模型复杂且难以化简时，确定二级模型的构建方式为基于数据的建模方式。

在一些实施例中，组件模型与核反应堆管路系统中的物理设备一一对应。

在一些实施例中，基本模型的二级模型至少包括接口模型、信号模型、物性模型和边界模型；

组件模型的二级模型至少包括管道模型、泵模型、阀门模型、稳压器模型、换热器模型、预热器模型、实验本体模型和热构件模型。

在本发明实施例中，通过对核反应堆系统进行设计分解得到最小单位的单机模型，再分析不同单机模型的相关特性确定其对应的模型构建方式，进而构建单机模型，最后对构建好的模型进行修正和标定。降低了模型开发的难度，提高了模型的重用性，有效缩短了核反应堆管路系统的设计周期、提升了动态设计能力、提高了设计效率。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)或随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。