[发明专利]一种高效的核电站阀门在线设计优化方法

权利要求书

1.一种高效的核电站阀门在线设计优化方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤一：建立典型核电站阀门CFD计算结果资源库；

1.1选择常用的核级阀门，包括减压阀、止回阀、保护阀、闸阀作为研究对象；

1.2对于每一类型阀门，选择M个主要结构参数，每个结构参数取K_i(1≤i≤M,K≥2)个不同值，通过排列组合得到组阀门结构组合数据；

1.3使用CFD软件对1.2中所述的N组阀门对象均进行如下操作：①三维建模，②划分网格，③设置求解器的初始参数；④运行CFD软件进行N次计算，获得N组阀门内部流场分布的特性数据；

1.4对阀门CFD的计算进行三维封装，并设置外部接口，建立阀门CFD计算资源库；后期使用时只需要修改个别主要参数，就可以更新阀门三维计算，无需重新建模、划分网格；

步骤二：开发阀门特性回归函数资源库；

2.1对每一类型阀门，根据1.3中计算出的N组流场分布的特性数据进行逐步回归分析，获得对阀门出口数据敏感性较强的L(L≤M)个关键结构参数，进而获得与之匹配的组阀门出口数据，并将其作为因变量y；

2.2取N'组阀门内的L个结构参数作为自变量x_i(1≤i≤L)，分析因变量与自变量之间的关系，选择合适的回归模型；

2.3对N'组阀门数据进行回归分析计算，获得阀门的特性回归函数，形成阀门特性回归函数资源库；

步骤三：阀门的在线设计优化；

3.1建立阀门所在的一维流网，设定边界参数，预设阀门计算对象的阻力系数；

3.2根据阀门类型，从阀门特性回归函数资源库中选择与之相匹配的回归函数关系式，输入初始阀门结构参数；

3.3开展一维流网计算，从而快速获得阀门的进、出口参数；

3.4当以上计算结果不能满足孔径在0.016m～0.030m、孔深在0.03m～0.06m范围时，进行一维-三维耦合的阀门设计优化：

①修改阀门的结构参数，直接调用阀门CFD计算结果资源库中的封装模块，更新三维计算，得到阀门的出口截面数据和内部流场分布特性；

②与步骤3.3得到的一维计算结果相比较，若误差大于既定值，则用三维计算的出口截面数据替代一维计算结果，然后根据以下公式更新阀门阻力系数：

式中：ζ为阀门阻力系数；g为重力加速度，m/s²；ΔP为三维流体软件计算出的阀门压降，MPa；ρ为流体密度，kg/m³；v为流体流速，m/s；

③利用新的阀门阻力系数重新开展一维流网计算，再重复①～②步骤，直至相对误差小于既定值，从而得到最终的阀门出口截面参数。