[发明专利]一种用于严重事故下安全壳内流动分析的计算方法

说明书

本发明涉及一种用于严重事故下安全壳内流动分析的计算方法，包括如下步骤：1、获取安全壳流动分析计算所需参数并初始化；2、根据参数建立流动方程；3、计算重力压头；4、进行压力线性化；5、利用准Newton迭代法求解动量方程；6、根据预测的新时刻速度求解流道空泡数；7、根据空泡数修正预测速度以得到新时刻速度；8、根据新时刻速度确定流道上、下游；9、根据新时刻速度求解质量、能量增量。本发明为针对严重事故下安全壳内流动分析问题，提出了一种基于集总参数法的动量方程计算方法，可准确并且快速的求解安全壳内流动情况，进而得到安全壳内由流动引起的质量能量变化情况，为安全壳内其他严重事故现象的分析打下基础。

技术领域

本发明涉及核安全分析领域，具体涉及一种用于严重事故下安全壳内流动分析的计算方法。

背景技术

日本福岛核电事故引发了对反应堆严重事故新的关注和研究，其中对严重事故现象的分析显得更加重要，对提高电厂安全性有着重要意义。在严重事故现象中，安全壳热工水力现象是所有其它事故现象的根据，是安全壳安全分析的基础。目前常用的核电厂热工水力分析程序主要为集总参数模型。在集总参数模型中，连续的空间分割成互不重叠的各个控制体，控制体的两相流体满足质量、能量守恒方程和状态方程，控制体之间通过流道连接起来，流道中的流动遵循动量守恒定律。质量、动量、能量守恒方程组成控制热工水力学行为的非线性的常微分方程组，用于描述两相流体的质量、动量和能量等状态变量的演化。其中的动量方程计算，涉及到众多状态量和参数的相互作用，是方程组求解的关键。运用恰当的数值计算技巧求解动量方程，是当前众多严重事故分析软件的一个重要任务和主要差别所在。

目前常用的安全壳动量方程求解算法，有些考虑了过多状态变量和热工参数的影响，有些未考虑动量方程中的非定常项，因而计算效率或者计算精度受到影响。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种基于集总参数法的动量方程计算分析方法，用于严重事故下安全壳内流动分析计算。本发明提出的动量方程计算方法可准确并且快速的求解流道中的动量方程，从而得到准确的安全壳内由流动引起的质量能量变化情况，为安全壳内其他严重事故现象的分析打下基础。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种用于严重事故下安全壳内流动分析的计算方法，包括如下步骤：

步骤1、获取安全壳流动分析计算所需参数并初始化，即获取待分析安全壳流动分析算例中控制体、流道的几何参数、状态参数和连接关系等相关参数；

步骤2、建立流动状态方程，流动现象经过模型化后最终可以归结为一组集总参数形式的、非线性的、耦合的一阶常微分方程，构成了一个动力学系统；

步骤3、计算重力压头，连接控制体i和k的流道j中作用于相的压力差为其中P_i和P_k是相应控制体积中的热力学压力，包含控制体内和沿着流道的所有重力头的项；

在不考虑流动时，重力压头包含三部分，第一部分是控制体i中水池面高程z_w,i与连接处各相高程之间的水头差，第二部分为控制体k中水池面高程z_w,k与连接处各相高程之间的水头差，第三部分是各相沿着流道的重力压头，纯重力压头定义为以上三部分之和；

步骤4、进行压力线性化，将动量方程中压力项线性化，将作为新时刻动力学的非线性函数的压力在旧时刻的压力的基础上展开为新时刻动力学变量的线性函数；

步骤5、根据步骤3、4，使用压力线性化表示新时刻压力，并将重力压头代入，利用准Newton迭代法求解动量方程；

步骤6、根据预测的新时刻速度求解流道空泡数；

步骤7、根据空泡数修正预测速度以得到新时刻速度；

步骤8、根据新时刻速度确定流道上、下游；