一种压水核反应堆压力容器数值模拟计算结果后处理方法与流程

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本发明属于核反应堆压力容器技术领域，具体涉及到一种压水核反应堆压力容器数值模拟计算结果后处理方法。


背景技术：

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压水堆核电厂反应堆压力容器是反应堆冷却剂压力边界屏障中的一个重要设备，用来固定和包容堆芯和堆内构件，和一回路管道共同组成高压冷却剂的压力边界，是防止放射性物质外泄的第二道屏障的一部分。压力容器内部结构及冷却剂流动非常复杂，压力容器内的流动现象影响着核反应堆安全运行，如堆芯入口流量分布、出口温度分布、控制棒流致振动磨蚀及热腿内温度分布等，因此在压水堆的安全分析过程中获得反应堆压力容器内部准确的流场分布至关重要，但现有试验测量手段无法深入揭示压力容器内冷却剂三维流动的精细结构，需要采用cfd方法对压力容器内三维流场进行模拟分析。因为完整压力容器的网格数量一般会十分巨大，导致结果数据量也非常多，处理起来会很繁琐，效率低下，大量的数据也会对计算机的硬件配置有很大要求，因此非常有必要对数据文件的处理分析进行优化和改进，提高工作效率。


技术实现要素：

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为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种压水核反应堆压力容器数值模拟计算结果后处理方法，该方法能够在不同设计参数压水堆压力容器的基础上，运用数据分析软件paraview中轨迹追踪功能编写python后处理脚本的方法实现不同设计参数压力容器情况下快速便捷处理计算结果。
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为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
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一种压水核反应堆压力容器数值模拟计算结果后处理方法，包括如下步骤：
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步骤1：首先对现役压水堆压力容器内存在的各流体流动现象和过程进行识别，如流场内横向流动、冲击射流、回流、分流和旋涡等，确定现役压水堆压力容器内部几何结构对各流体流动现象和过程的影响，然后依据对这些现象的研究了解程度和对评价准则的影响程度对压力容器内部几何结构的重要性进行分级并绘制现象识别与分级表；
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步骤2：依据现役压水堆压力容器真实的几何尺寸参数，并根据步骤1中现象识别与分级表简化几何结构，运用salome软件平台中的几何模型模块分别进行压水反应堆压力容器内上腔室和下腔室的三维几何建模，建模过程包括：首先，利用实际反应堆上腔室和下腔室的结构图完成二维草图绘制，进而利用salome软件平台的拉伸功能、折弯功能建立压水反应堆压力容器内上腔室和下腔室的三维几何建模；
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步骤3：运用网格划分软件对步骤2中得到的压水反应堆压力容器内上腔室和下腔室的三维几何模型进行结构化网格划分，具体步骤如下：
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步骤3-1：将步骤2中得到的压水反应堆压力容器内上腔室和下腔室的三维几何模型导入到网格划分软件中，并进行网格分布率、边界类型以及边界层网格分布率参数的设
置；
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步骤3-2：通过网格划分软件的结构化网格的生成功能，在步骤2中得到的压水反应堆压力容器内上腔室和下腔室的三维几何模型上划分结构化网格，并得到压水反应堆压力容器内上腔室和下腔室的网格模型；
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步骤4：将步骤3中得到反应堆压力容器内上腔室和下腔室的网格模型分别导入到计算流体力学软件内，在计算流体力学软件中设定具体边界条件和流体工况参数，然后对上腔室和下腔室分别计算模拟，得到计算数据；
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步骤5：在步骤2建立的反应堆压力容器内上腔室和下腔室的三维几何模型基础上，建立压水反应堆压力容器内完整构件的三维几何模型，对压水反应堆压力容器内完整构件的三维几何模型进行网格划分，然后导入计算流体力学软件中并设定具体边界条件和流体工况参数，最后进行计算模拟，得到计算数据；
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步骤6：将步骤4和步骤5得到的计算数据导入数据分析处理软件paraview中，利用数据分析处理软件paraview的轨迹追踪功能对计算数据进行一系列处理并生成python后处理脚本及结果图片，具体分为如下步骤：
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步骤6-1：打开数据分析处理软件paraview的轨迹追踪功能，并将步骤4和步骤5中得到的计算数据导入数据分析处理软件paraview软件，获得压力容器内堆芯出入口流量分布、冷热腿温度分布和全堆芯流量分布；
[0015]
步骤6-2：对压力容器内各种流场分布依次建立各位置处的刨面图、切片图、流线图、矢量图和数据表格；
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步骤6-3：在数据分析处理软件paraview的动画模块中设置动画镜头运动路径，然后按照时间逐帧输出并保存图片，最后制作为动态图片；
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步骤6-4：关闭数据分析处理软件paraview轨迹追踪功能，并自动生成python脚本，然后将生成的python后处理脚本进行保存，该脚本中包含用户对数据处理过程中的所有操作命令，再次处理类似数据时将该脚本导入数据分析处理软件paraview中即完成后处理过程，方便以后使用。
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和现有技术相比较，本发明具有以下有益效果：
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1)能够在不同的压水堆压力容器设计参数下，方便快捷得到所需结果；且可以用相同方法处理分析各种cfd计算结果；
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2)本发明方法根据计算分析的需要，通过软件paraview中轨迹追踪功能编写python后处理脚本，对此软件有一定知识了解的人均可实现，因此方法较为灵活、方便；
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3)模型独立，方法通用性强，可以适应于不同类型的流体力学计算分析结果。
附图说明
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图1a为反应堆压力容器网格模型中的下降环腔；
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图1b为反应堆压力容器网格模型中的下腔室；
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图1c为反应堆压力容器网格模型中的堆芯；
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图1d为反应堆压力容器网格模型中的上腔室；
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图2为压力容器完整三维几何模型；
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图3为本发明方法流程图。
具体实施方式
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以下结合图3所示流程图，以典型的压水反应堆压力容器为例，对本发明作进一步的详细描述。
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一种压水核反应堆压力容器数值模拟计算结果后处理方法，包括如下步骤：
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步骤1：首先对现役压水堆压力容器内存在的各流体流动现象和过程进行识别，如流场内横向流动、冲击射流、回流、分流和旋涡等，确定现役压水堆压力容器内部几何结构对各流体流动现象和过程的影响，然后依据对这些现象的研究了解程度和对评价准则的影响程度对压力容器内部几何结构的重要性进行分级并绘制现象识别与分级表；
[0031]
步骤2：依据现役压水堆压力容器真实的几何尺寸参数，并根据步骤1中现象识别与分级表简化几何结构，运用salome软件平台中的几何模型模块分别进行压水反应堆压力容器内上腔室和下腔室的三维几何建模，建模过程包括：首先，利用实际反应堆上腔室和下腔室的结构图完成二维草图绘制，进而利用salome软件平台的拉伸功能、折弯功能建立压水反应堆压力容器内上腔室和下腔室的三维几何建模，见图2所示；
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步骤3：运用网格划分软件对步骤2中得到的压水反应堆压力容器内上腔室和下腔室的三维几何模型进行结构化网格划分，具体步骤如下：
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步骤3-1：将步骤2中得到的压水反应堆压力容器内上腔室和下腔室的三维几何模型导入到网格划分软件中，并进行网格分布率、边界类型以及边界层网格分布率参数的设置；
[0034]
步骤3-2：通过网格划分软件的结构化网格的生成功能，在步骤2中得到的压水反应堆压力容器内上腔室和下腔室的三维几何模型上划分结构化网格，并得到压水反应堆压力容器内上腔室和下腔室的网格模型，见图1b和图1d所示；
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步骤4：将步骤3中得到反应堆压力容器内上腔室和下腔室的网格模型分别导入到计算流体力学软件内，在计算流体力学软件中设定具体边界条件和流体工况参数，然后对上腔室和下腔室分别计算模拟，得到计算数据；
[0036]
步骤5：在步骤2建立的反应堆压力容器内上腔室和下腔室的三维几何模型基础上，建立压水反应堆压力容器内完整构件的三维几何模型，对压水反应堆压力容器内完整构件的三维几何模型进行网格划分，包括上腔室、下腔室、下降环腔和堆芯，然后导入计算流体力学软件中并设定具体边界条件和流体工况参数，最后进行计算模拟，得到计算数据，见图1a、图1b、图1c、图1d所示；
[0037]
步骤6：将步骤4和步骤5得到的计算数据导入数据分析处理软件paraview中，利用数据分析处理软件paraview的轨迹追踪功能对计算数据进行一系列处理并生成python后处理脚本及结果图片，具体分为如下步骤：
[0038]
步骤6-1：打开数据分析处理软件paraview的轨迹追踪功能，并将步骤4和步骤5中得到的计算数据导入数据分析处理软件paraview软件，获得压力容器内堆芯出入口流量分布、冷热腿温度分布和全堆芯流量分布；
[0039]
步骤6-2：对压力容器内各种流场分布依次建立各位置处的刨面图、切片图、流线图、矢量图和数据表格；
[0040]
步骤6-3：在数据分析处理软件paraview的动画模块中设置动画镜头运动路径，然后按照时间逐帧输出并保存图片，最后制作为动态图片；
[0041]
步骤6-4：关闭数据分析处理软件paraview轨迹追踪功能，并自动生成python脚本，然后将生成的python后处理脚本进行保存，该脚本中包含用户对数据处理过程中的所有操作命令，再次处理类似数据时将该脚本导入数据分析处理软件paraview中即完成后处理过程，方便以后使用；
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步骤7：当再次处理分析压水堆压力容器数据时，仅需根据压力容器的三维几何尺寸适当修改python脚本内部分数据便可在数据分析软件paraview中快速处理并得到想要的结果。
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本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。