[發(fā)明專利]一種用于蒸汽發(fā)生器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的溫度場建模方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910173085.6
• 申請日: 2019-03-07
• 公開（公告）號: CN109871642B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張秉磊;姜慧羚
• 申請（專利權(quán)）人: 上海電氣集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F119/08
• 代理公司: 上海申新律師事務(wù)所 31272
• 代理人: 俞滌炯

本發(fā)明涉及仿真模擬技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于蒸汽發(fā)生器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的溫度場建模方法，其中包括：步驟S1、對蒸汽發(fā)生器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)建立初始模型，并對初始模型進(jìn)行簡化處理；步驟S2、將二分之一的初始模型進(jìn)行溫度場的計(jì)算，以建立內(nèi)部結(jié)構(gòu)的初始有限元模型；步驟S3、分析初始有限元模型的邊界條件，并對邊界條件進(jìn)行優(yōu)化，以得到最佳邊界條件；步驟S4、添加最佳邊界條件至初始有限元模型中，以計(jì)算內(nèi)部結(jié)構(gòu)的溫度場，建立內(nèi)部結(jié)構(gòu)的最終有限元模型。有益效果：在保證計(jì)算精度的前提下，解決在有限元建模及計(jì)算時(shí)所需高設(shè)備配置及高計(jì)算成本等問題，并且解決在邊界條件不完整的情況下，對溫度場分析建模的問題，進(jìn)一步提高了分析精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及仿真模擬技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于蒸汽發(fā)生器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的溫度場建模方法。

背景技術(shù)

目前，在核反應(yīng)堆中核裂變產(chǎn)生的熱量通過冷卻劑帶出，流經(jīng)蒸汽發(fā)生器的一側(cè)，將熱量傳遞給二回路的給水，產(chǎn)生蒸汽推動汽輪機(jī)做功，完成發(fā)電。實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，蒸汽發(fā)生器的安全可靠性，對整個(gè)核電站的安全可靠性有著十分重要的影響。

現(xiàn)有技術(shù)中，核電設(shè)備中的蒸汽發(fā)生器尺寸較大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，上部與下部環(huán)縫熱處理為制造過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在蒸汽發(fā)生器總裝環(huán)縫局部消除應(yīng)力熱處理的過程中，由于U形管的管壁較薄與支撐板間隙很小，因各部件的熱膨脹不均勻，而導(dǎo)致支撐板暫時(shí)傾斜，可能會在U形管的局部形成永久性的塑性變形(Tube?Ding)。塑性變形是蒸汽發(fā)生器在制造過程中決不允許出現(xiàn)的。

進(jìn)一步地，為了防止蒸汽發(fā)生器在熱處理的過程中出現(xiàn)以上現(xiàn)象，國內(nèi)的各個(gè)核電設(shè)備制造企業(yè)均依靠熱處理的技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場跟蹤監(jiān)測，并根據(jù)操作經(jīng)驗(yàn)以實(shí)時(shí)調(diào)整吹風(fēng)機(jī)的啟停與功率，減小由溫度分布不均引起的變形，以保證U形管束不產(chǎn)生永久壓痕。

對于蒸汽發(fā)生器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的溫度場數(shù)值分析的應(yīng)用方面已經(jīng)做了很多研究。例如，中國專利CN105160092A公開了一種適用于防護(hù)系統(tǒng)瞬態(tài)溫度場計(jì)算的熱環(huán)境插值方法，中國專利CN104794277A提供一種計(jì)及簾線的橡膠塊溫度場的仿真模擬方法，中國專利CN102034006A公開了一種基于有限元法的蓄電池?zé)峁芾矸治黾皟?yōu)化方法，中國專利CN104636555A公開了一種10kV三芯電纜溫度場模型建立方法，中國專利CN103031801A提供了一種地下道路復(fù)合式路面溫度場模型建立方法等。

對于蒸汽發(fā)生器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的溫度場數(shù)值分析的方法可以歸納為以下四點(diǎn)：(1)網(wǎng)格模型的建立；(2)邊界條件的確定；(3)邊界條件的施加方式及計(jì)算參數(shù)的設(shè)置。其中出現(xiàn)的問題包括以下幾點(diǎn)：(1)網(wǎng)格模型建立，不僅影響著計(jì)算精度，而且決定了其處理計(jì)算的規(guī)模，如計(jì)算規(guī)模過大勢必造成資源配置的浪費(fèi)；(2)邊界條件的確定，是溫度場數(shù)值分析的重點(diǎn)所在，如何精確地獲得準(zhǔn)確的邊界條件如對流載荷、輻射載荷等，對于計(jì)算模型來說至關(guān)重要，通常使用的邊界條件是通過實(shí)驗(yàn)測試或傳感設(shè)備的監(jiān)測并結(jié)合實(shí)際情況給出，也可通過有限數(shù)據(jù)經(jīng)過諸如理論公式、經(jīng)驗(yàn)公式等途徑推出；(3)邊界條件的施加方式影響對于實(shí)際工況的模擬準(zhǔn)確性，同樣進(jìn)一步將決定著整體計(jì)算的精度。

因此，需要一種對蒸汽發(fā)生器在環(huán)縫熱處理過程中其支撐板及管板的變形進(jìn)行數(shù)值模擬的研究。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，現(xiàn)提供一種用于蒸汽發(fā)生器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的溫度場建模方法。

具體技術(shù)方案如下：

一種用于蒸汽發(fā)生器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的溫度場建模方法，其中，包括：

步驟S1、對所述蒸汽發(fā)生器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)建立初始模型，并對所述初始模型進(jìn)行簡化處理；

步驟S2、將二分之一的所述初始模型進(jìn)行溫度場的計(jì)算，以建立所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)的初始有限元模型；

步驟S3、分析所述初始有限元模型的邊界條件，并對所述邊界條件進(jìn)行優(yōu)化，以得到最佳邊界條件；