[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

说明书

本发明属于仿真计算技术领域，具体涉及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。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。有益效果在于：(1)通过建立安全壳整体打压试验充压速率提升壳内气体物理状态的高保真仿真分析模型，可实现充压速率提升后壳内气体物理状态的全方位评估。

技术领域

本发明属于仿真计算技术领域，具体涉及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。

背景技术

安全壳整体打压试验是核电厂调试及商运期间核安全相关的重大专项试验之一，机组在役后，需要按照规定的试验周期开展试验，具有风险高、组织复杂、占用大修关键路径时间长的特点。它用干空气以一定的速率把安全壳充压至设计压力，来模拟设计基准事故工况下安全壳内的压力，以验证作为核安全屏障的安全壳及其附属部件的密封和结构性能是否满足要求。

安全壳整体打压试验的封岛要求将导致该试验开展时，核岛内的其他大修工作暂停，独占核岛工期较长时间，当前，以国内的压水堆机组为例，普遍耗时在90小时到100小时不等，对大修主线有着很大的影响。安全提升安全壳充压速率，是缩短安全壳整体打压试验时间的重要高效手段，也是核电行业的迫切需求。鉴于安全壳整体打压试验对象涵盖安全壳及其内部的众多设备，在役安全壳进行充压速率提升研究不具备实际操作可能，建立原型壳的缩尺模型虽具备技术上的可行性，但试验成本高、周期长，且由于各种安全壳结构形式的差异，试验难以覆盖每种堆型。

发明内容

本发明的目的是提供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，可实现安全壳整体打压试验充压速率提升前后壳内气体物理状态分析：通过数值仿真，获得充压过程安全壳内气体速度变化情况，判断充气口射流影响范围，评估充压速率提升后气体惯性力大小；获得安全壳内气体压力场大小，评估气体压力梯度；获得安全壳内气体温度变化情况，评估充压速率提升引起的升温幅值变化以及温度稳定时间。在获取充压速率提升后的气体物理状态的基础上，仿真气体与安全壳及其壳内重要设备的交互作用，最终可实现充压速率提升对安全壳整体打压试验影响的评估。

本发明的技术方案如下：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，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。

所述的步骤1中的软件平台选择ABAQUS、STAR CCM+、ANSYS Fluent。

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。

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。

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。