[发明专利]一种用于核电厂瞬态安全分析的两相流全隐数值方法

权利要求书

1.一种用于核电厂瞬态安全分析的两相流全隐数值方法，其特征在于，包括：

第一步：根据核电厂系统的运行参数和管道结构参数划分控制体，建立所有控制体两流体两相流模型的非线性方程组：

其中，为控制体i的进口边界i-1/2处的汽相动量方程的残差形式；为控制体i的进口边界i-1/2处的液相动量方程的残差形式；为控制体i的汽相能量方程的残差形式；控制体i的液相能量方程的残差形式；控制体i的汽相质量守恒方程的残差形式；F_P,i控制体i的混合相质量守恒方程的残差形式；为控制体i的出口边界i+1/2处的汽相动量方程的残差形式；为控制体i的出口边界i+1/2处的液相动量方程的残差形式；

第二步：对于第n+1个时间步第k个牛顿迭代步建立的非线性方程组，采用JFNK方法进行求解，得到第n+1个时间步所有控制体的汽相内能、液相内能、空泡份额、压力、汽相速度和液相速度，其中JFNK方法包括：构造预处理矩阵M、Krylov子空间迭代和牛顿迭代。

2.根据权利要求1所述的一种用于核电厂瞬态安全分析的两相流全隐数值方法，其特征在于，将第一步中所述的两流体两相流模型的守恒方程基于交错网格和时间向后差分、空间一阶迎风差分进行离散，得到的控制体i以及出口边界i+1/2的全隐式离散方程如下：

控制体i的k相能量方程，k＝g表示汽相，k＝l表示液相：

控制体i的汽相质量方程

控制体i的混合相质量方程

控制体i出口边界i+1/2的k相动量方程：

式中：Δx为控制体长度；Δt为瞬态分析的时间步长；A为控制体截面积；P为控制体压力；α_k、ρ_k、U_k分别表示k相的体积份额、密度和内能；Γ_i,k、Q_w,k、Q_i,k、E_w,k、E_i,k分别表示k相单位体积的传质量、控制体与壁面的换热量、控制体气液相间换热量、壁面传质引起的热量转移量、相间传质引起的热量转移量；V_k、F_g,k、F_w,k、F_c,k、F_i,k、M_k分别表示k相的速度、壁面重力、壁面摩擦力、局部阻力、相间摩擦力、传质引起的动量转移量；等控制体边界的量通过一阶迎风差分赋值；k＝g表示汽相，k＝l表示液相。

3.根据权利要求1所述的一种用于核电厂瞬态安全分析的两相流全隐数值方法，其特征在于，该方法第二步中首先将第一步所建立的非线性方程组线性化：

J(x^k)·δx^k＝-F(x^k)

其中，J(x^k)为第k次牛顿迭代的雅克比矩阵，δx^k为第k次牛顿迭代的求解变量增量，F(x^k)为第k次牛顿迭代的非线性方程组，x^k为第k次牛顿迭代的自变量

其中，为第k次牛顿迭代控制体i的进口边界i-1/2处的汽相速度；为第k次牛顿迭代控制体i的进口边界i-1/2处的液相速度；为第k次牛顿迭代控制体i的汽相内能；为第k次牛顿迭代控制体i的液相内能；为第k次牛顿迭代控制体i的汽相空泡份额；P_i^k为第k次牛顿迭代控制体i的压力；为第k次牛顿迭代控制体i的出口边界i+1/2处的汽相速度；为第k次牛顿迭代控制体i的出口边界i+1/2处的液相速度。