[发明专利]一种安全壳整体打压试验中壳内气固交互作用的分析方法

权利要求书

1.一种安全壳整体打压试验中壳内气固交互作用的分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：选择计算流体动力学和固体域受力分析软件平台，对分析采用的计算机提出硬件配置要求；

步骤2：建立流体域和固体域几何仿真模型；

步骤3：对流体计算域和固体域进行网格划分；

步骤4：定义流体域计算边界条件；

步骤5：选择湍流模型；

步骤6：确定残差收敛准则和计算时间步长；

步骤7：采用隐式求解器进行瞬态非线性求解；

步骤8：对计算结果进行处理。

2.如权利要求1所述的一种安全壳整体打压试验中壳内气固交互作用的分析方法，其特征在于：所述的步骤1中的软件平台选择ABAQUS、STAR CCM+、ANSYS Fluent。

3.如权利要求1所述的一种安全壳整体打压试验中壳内气固交互作用的分析方法，其特征在于：所述的步骤1中的计算机提出硬件配置要求包括CPU核数不小于16核、内存大小不小于32G、硬盘容量不小于1T。

4.如权利要求1所述的一种安全壳整体打压试验中壳内气固交互作用的分析方法，其特征在于：所述的步骤2根据安全壳结构图纸、壳内厂房和设备图纸提供的信息，建立结构空间布置的三维模型，通过体积抽取方式建立安全壳内流体域几何模型，流体几何模型中各部位尺寸与实际结构一致；流体各区域联通情况需符合实际。

5.如权利要求1所述的一种安全壳整体打压试验中壳内气固交互作用的分析方法，其特征在于：所述的步骤3网格质量通过网格斜度来表征，网格斜度不超过0.8；采用软件平台提供的共享拓扑功能来进行流体与固体交接界面网格划分。

6.如权利要求1所述的一种安全壳整体打压试验中壳内气固交互作用的分析方法，其特征在于：所述的步骤4入口边界采用质量流率，具体数值根据安全壳打压试验速率和安全壳内容积确定，计算公式如下，由理想气体方程，可得壳内气体质量与气体压力的关系：

δM＝μ(δPV)/RT

式中：δM为单位时间壳内气体增加的质量，单位为kg；μ气体的摩尔质量，单位为kg/mol；δP壳内气体单位时间内增加的压强，单位为Pa；V壳内自由容积，单位为m³；R摩尔气体常数，单位为J/(mol.K)；T壳内气体平均温度，单位为K。

7.如权利要求1所述的一种安全壳整体打压试验中壳内气固交互作用的分析方法，其特征在于：所述的步骤5中的湍流模型采用流体计算中的Spalart-Allmaras模型、k-ε模型、k-ω模型。

8.如权利要求1所述的一种安全壳整体打压试验中壳内气固交互作用的分析方法，其特征在于：所述的步骤6中的安全壳充压过程计算属于瞬态非线性计算，采用迭代求解，质量容差取为1×10^-3，计算时间步长取为1秒。

9.如权利要求1所述的一种安全壳整体打压试验中壳内气固交互作用的分析方法，其特征在于：所述的步骤7中对不收敛的情况通过减小计算时间步长、增加迭代步数、减小松弛因子来改善收敛情况。

10.如权利要求1所述的一种安全壳整体打压试验中壳内气固交互作用的分析方法，其特征在于：所述的步骤8中包括分析不同充压速率下壳内气体压力场、速度场和温度场随充压时间的变化情况，明确充气口射流影响范围、评估气体惯性力和摩擦生热情况、给出充压速率提升后对安全壳结构及壳内设备的影响情况以及气体稳定时间。