(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111307177.2 (22)申请日 2021.11.05 (66)本国优先权数据 202110124515.2 2021.01.2 9 CN (71)申请人 兰州理工大 学 地址 730050 甘肃省兰州市七里河区兰工 坪路287号 (72)发明人 黎义斌　李冬浩　崔怀明　郭艳磊　 王岩　杨从新　曾忠秀　王秀勇　 (74)专利代理 机构 北京方圆嘉 禾知识产权代理 有限公司 1 1385 代理人 程华 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G21C 17/00(2006.01)G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种反应堆一回路系统瞬态水锤波的计算 方法及系统 (57)摘要 本发明涉及一种反应堆一回路系统瞬态水 锤波的计算方法及系统， 先对反应堆一回路系统 中的单个冷却环路进行建模， 得到单环路模型， 并在流体数值计算软件中对单环路模型进行阻 力调节， 使单环路模型运行在额定工况， 进而实 现一回路闭式系统三维稳态计算， 相较于一回路 开式系统的数值模拟， 不必给出进出口的边界条 件， 简化了计算步骤， 使数值模拟更加精确。 最后 以主泵转速变化曲线作为输入曲线， 监测单环路 模型预设监测点处的压力， 得到预设监测点的压 力波， 所述压力波即为水锤波， 进而能够实现一 回路系统瞬态水锤波的计算， 大幅度提高事故工 况下一回路系统流动计算的精度， 快速实现一回 路系统瞬态压力计算和安全性评估。 权利要求书3页 说明书7页 附图7页 CN 113935259 A 2022.01.14 CN 113935259 A 1.一种反应堆一回路系统瞬态水锤波的计算方法， 其特征在于， 所述计算方法包括如 下步骤： 对反应堆 一回路系统中的单个冷却环路进行建模， 得到单环路模型； 在流体数值计算软件中对所述单环路模型进行阻力调节， 使所述单环路模型运行在额 定工况； 以主泵转速变化曲线作为输入曲线， 监测所述单环路模型预设监测点处的压力， 得到 所述预设监测点的压力波； 所述压力波即为水锤波。 2.如权利要求1所述的一种反应堆一 回路系统瞬态水锤波的计算方法， 其特征在于， 所 述对反应堆 一回路系统中的单个冷却环路进行建模， 得到单环路模型 具体包括： 基于过流截面 面积相等原理， 将单个冷却环路中的蒸汽发生器简化 为59根倒U型弯管； 根据所述蒸汽发生器对应的实际流体区域， 对所述蒸汽发生器进行几何建模； 将所述单个冷却环路中的反应堆堆芯简化为一个N分之一圆柱； 所述N等于一回路系统 中所包括的冷却环路的数量； 根据所述反应堆堆芯与所述蒸汽发生器之间的位置关系， 对所述反应堆堆芯进行几何 建模； 根据所述单个冷却环路中的核主泵对应的实际流体区域， 对所述核主泵进行几何建 模； 根据所述单个冷却 环路中的连接管路对应的实际流体区域， 对所述连接管路进行几何 建模， 得到单环路模型。 3.如权利要求1所述的一种反应堆一 回路系统瞬态水锤波的计算方法， 其特征在于， 在 流体数值计算软件中对所述单环路模型进行阻力调节之前， 所述计算方法还 包括： 在流体数值计算软件中对所述单环路模型进行流体数值计算， 得到所述单环路模型的 系统阻力值； 将所述单环路模型的系统阻力值与额定工况下的系统阻力值进行做差， 得到所述单环 路模型对应的阻力差值； 根据所述阻力差值， 在所述 流体数值计算软件中对所述单环路模型进行阻力调节。 4.如权利要求3所述的一种反应堆一 回路系统瞬态水锤波的计算方法， 其特征在于， 所 述在流体数值计算软件中对所述单环路模型进 行阻力调节， 使所述单环路模型运行在额定 工况具体包括： 将所述单环路模型中的蒸汽发生器划分为弯管段区、 直管段区、 混合腔区和管路简化 区； 将所述单环路模型中的反应堆 堆芯定义 为反应堆 堆芯区； 在流体数值计算软件中， 将所述弯管段区、 所述直管段区和所述混合腔区设为流体域， 将所述管路简化区和所述反应堆 堆芯区设为多孔介质域； 根据所述阻力 差值， 在所述流体数值计算软件中分别对两个所述多孔介质域进行参数 设置， 以对所述单环路模型进行阻力调节， 令所述单环路模型的系统阻力值等于额定工况 下的系统阻力值， 使所述单环路模型运行在额定工况； 参数设置时需要设置的参数包括体 积孔隙率、 各个方向损失比、 渗透率以及损失系数。 5.如权利要求4所述的一种反应堆一 回路系统瞬态水锤波的计算方法， 其特征在于， 所权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 113935259 A 2述将所述单环路模型中的蒸汽发生器划分为弯管段区、 直管段区、 混合腔区和管路简化区 具体包括： 根据所述单环路模型中的蒸汽发生器的管路形状， 将所述蒸汽发生器划分为直管段和 弯管段， 并以所述弯管 段作为弯管 段区； 以所述直管段上与 所述弯管段区相邻的一端为起点， 选取第 一预设长度的直管段作为 直管段区， 并将剩余长度的直管 段简化为半圆柱； 以所述半圆柱上与 所述直管段区相邻的一端为起点， 选取第 二预设长度的半圆柱作为 混合腔区， 并将剩余长度的半圆柱作为管路简化区。 6.如权利要求4所述的一种反应堆一 回路系统瞬态水锤波的计算方法， 其特征在于， 所 述体积孔隙率的表达式为： 其中， γ为体积孔隙率； V1为所述多孔介质域中流体所占的体积； V2为所述多孔介质域 的总物理体积。 7.如权利要求4所述的一种反应堆一 回路系统瞬态水锤波的计算方法， 其特征在于， 所 述渗透率的表达式为： 其中， K为渗透率； Q为通过所述多孔介质域的流体体积流量； μ为动力粘度； L为流体在 所述多孔介质域的流通长度； A为所述多孔介质域的横截面积； ΔP为所述多孔介质域两端 的压差。 8.如权利要求4所述的一种反应堆一 回路系统瞬态水锤波的计算方法， 其特征在于， 所 述损失系数的表达式为： 其中， Kloss为损失系数； ΔP为所述多孔介质域两端的压差； L为流体在所述多孔介质域 的流通长度； ρ 为 流体的密度； v为 流体的真实速度。 9.如权利要求1所述的一种反应堆一 回路系统瞬态水锤波的计算方法， 其特征在于， 所 述主泵转速变化曲线为实际瞬态停泵事故工况过渡过程的主泵转速变化曲线， 或用户自定 义的主泵转速变化曲线。 10.如权利要求2所述的一种反应堆一回路系统瞬态水锤波的计算方法， 其特征在于， 所述预设监测点分别为均匀设置于所述连接管路的弯曲部位处的多个监测点， 分别设置于 所述核主泵进、 出 口处的1个监测点， 分别设置于所述反应堆堆芯的进、 出口和中间位置处 的1个监测点以及均匀设置 于所述蒸汽发生器 每一根倒U型弯管的弯管 段上的多个监测点。 11.一种反应堆 一回路系统瞬态水锤波的计算系统， 其特 征在于， 所述计算系统包括： 模型获取模块， 用于对反应堆一回路系统中的单个冷却环路进行建模， 得到单环路模 型； 阻力调节模块， 用于在流体数值计算软件中对所述单环路模型进行阻力调节， 使所述权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 113935259 A 3