【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于核能系统内一体式汽水分离器的三维精细化数值计算，具体涉及一种适应于核能系统一体化汽水分离装置性能分析的耦合求解方法、程序、设备及存储介质。
技术介绍
1、汽水分离器作为二回路中除湿设备的核心部件，其分离性能直接影响核电厂的安全性、可靠性和经济性。汽水分离器分为粗分离器和细分离器，粗分离器一般由旋叶分离器构成，其作用是分离大粒径的液滴，将蒸汽中90％的液相进行分离；细分离器一般由波形板干燥器构成，其作用是分离小粒径的液滴，将粗分离器中尚未被分离的液滴进行分离，其出口湿度不能高于0.25％。已有的汽水分离装置都是将粗分离器和细分离器进行分开设计，再进行组合试验。近些年来，随着计算机和计算流体力学(cfd)技术的大力发展，三维计算流体力学求解程序由于其精细程度高、可重复性好、成本要求低、实施周期短及无安全忧患等诸多优点越来越多地应用于两相流分析中。cfd技术也广泛应用于汽水分离器中，然而，由于旋叶分离器和波形板干燥器内部分离机理复杂，cfd技术难以复现一些真实情况如：旋叶分离器疏水口液封问题、波形板干燥器二次携带现象等。
2、目前，核能技术朝着小型化、一体化的方向发展。汽水分离装置也朝着这一方向进行发展，但现有汽水分离装置研究都是将旋叶分离器和波形板干燥器分别进行数值研究，不能得到一体式汽水分离装置内部流动情况，其困难在于适用旋叶分离器和波形板干燥器的计算模型不能在同一流体域中使用，若仅使用其中一种计算模型对一体式汽水分离器进行数值模拟，其误差不能接受。结合上述问题，对旋叶分离器疏水口液封问题和波形板干燥器二
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种适应于核能系统一体化汽水分离装置性能分析的耦合求解方法、程序、设备及存储介质。
2、一种适应于核能系统一体化汽水分离装置性能分析的耦合求解方法，包括以下步骤：
3、步骤1：对旋叶分离器和波形板干燥器进行模型构建和网格划分；其中，对于旋叶分离器的疏水区域单独进行网格划分，对于波形板干燥器采用分区网格划分，将挡板、匀气孔、波形板三个区域进行分离；
4、步骤2：采用一体化耦合计算方法对旋叶分离器和波形板干燥器进行耦合迭代，将旋叶分离器的出口数据作为波形板干燥器的入口边界条件，将波形板干燥器的入口数据作为旋叶分离器的出口边界条件；
5、首先对旋叶分离器进行计算，输入旋叶分离器的入口边界气相质量流量和液相质量流量，输入旋叶分离器的出口压力p1，计算为稳态计算，为模拟疏水口液封现象，将源项消除模型加入到旋叶分离器的疏水区域，液相进入到疏水区域后就被消除，而气相不受影响，气相从旋叶分离器出口流出，从而达到模型疏水口液封效果；待计算收敛后，得到旋叶分离器出口的气相质量流量和液相质量流量；
6、将旋叶分离器出口的气相质量流量和液相质量流量作为输入，对波形板干燥器进行计算，为模拟波形板干燥器内部二次携带现象，将临界韦伯数模型加入到波形板区域壁面条件中；如果液滴的韦伯数小于临界韦伯数，则将此液滴进行吸收，不进行后续的计算；如果液滴的韦伯数大于或等于临界韦伯数，则将此液滴给定一个动量损失系数进行反弹，继续参与后续计算，直至液滴被吸收或离开计算域；待计算收敛后，得到波形板干燥器入口的压力p2和出口的液相质量流量；
7、步骤3：将波形板干燥器入口的压力p2与旋叶分离器的出口压力p1进行比较，若误差小于1％，则认为耦合成功；否则，将p2作为旋叶分离器的出口压力，即令p1＝p2，返回步骤2重新进行计算。
8、进一步地，所述步骤1中对旋叶分离器进行模型构建和网格划分过程中，将两个叶片所包围的流体域当作一个整体进行网格划分，先对叶片的包络线生成线网格，再根据叶片包络线的线网格生成面网格，接着对两个叶片面网格转换成体网格，以此通过线网格-面网格-体网格转化生成技术，得到旋叶分离器叶片区域的网格模型。
9、进一步地，所述步骤1中对于旋叶分离器的疏水区域单独进行网格划分，疏水区域的长度占从叶片到疏水口长度的20％～30％。
10、进一步地，所述步骤1中对于波形板干燥器采用分区网格划分，将挡板、匀气孔、波形板三个区域进行分离，再将各个区域的模型以z轴为对称轴截取全模型的1/60～1/10作为各个区域的单元模型，对各个单元模型采用结构化网格划分技术，将各个单元网格进行周期阵列，最后采用interface技术进行组装，得到波形板干燥器的网格模型。
11、进一步地，所述步骤2中将源项消除模型加入到旋叶分离器的疏水区域，具体为：
12、旋叶分离器中的源项消除模型：
13、
14、其中，ρ和cl为旋叶分离器的疏水区域网格单元中气液两相混合物的密度与体积分数；t为时间步长；
15、将源项消除模型加载到旋叶分离器的疏水区域网格的质量方程上：
16、
17、其中，表示哈密顿算子，v表示速度矢量；
18、通过解算旋叶分离器的疏水区域网格的质量方程和动量方程，得到疏水区域的液相体积分数，进一步解算旋叶分离器整体网格的质量方程和动量方程，得到旋叶分离器出口的气相质量流量和液相质量流量。
19、进一步地，所述步骤2中对波形板干燥器进行计算过程中，波形板干燥器采用离散项模型，波形板干燥器入口处液滴粒子的直径分布采用rosin-rammler分布函数：
20、
21、其中，为液滴尺寸常数，n为尺寸分布参数；d为液滴粒子的直径，波形板干燥器入口平面处每个网格中均包含直径分布服从yd的液滴粒子；
22、将n组体积为v粒子的粒子统一成1个体积为v包的包裹进行计算，即nv粒子＝v包；其中，m为液滴粒子的质量；ml2为旋叶分离器出口的液相质量流量；t为时间步长。
23、进一步地，所述步骤2中液滴的临界韦伯数的计算方法为：
24、
25、其中，ul表示液膜平均速度；ug表示气相速度，ρl表示液相密度；ρg表示气相密度，l表示板间距，σ表示液膜表面张力；ul表示液相的动力黏度，ug表示气相的动力黏度。
26、一种计算机装置/设备/系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述适应于核能系统一体化汽水分离装置性能分析的耦合求解方法的步骤。
27、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述适应于核能系统一体化汽水分离装置性能分析的耦合求解方法的步骤。
28、一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述适应于核能系统一体化汽水分离装置性能分析的耦合求解方法的步骤。
29、本专利技术的有益效果在于：<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适应于核能系统一体化汽水分离装置性能分析的耦合求解方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种适应于核能系统一体化汽水分离装置性能分析的耦合求解方法，其特征在于：所述步骤1中对旋叶分离器进行模型构建和网格划分过程中，将两个叶片所包围的流体域当作一个整体进行网格划分，先对叶片的包络线生成线网格，再根据叶片包络线的线网格生成面网格，接着对两个叶片面网格转换成体网格，以此通过线网格-面网格-体网格转化生成技术，得到旋叶分离器叶片区域的网格模型。
3.根据权利要求1所述的一种适应于核能系统一体化汽水分离装置性能分析的耦合求解方法，其特征在于：所述步骤1中对于旋叶分离器的疏水区域单独进行网格划分，疏水区域的长度占从叶片到疏水口长度的20％～30％。
4.根据权利要求1所述的一种适应于核能系统一体化汽水分离装置性能分析的耦合求解方法，其特征在于：所述步骤1中对于波形板干燥器采用分区网格划分，将挡板、匀气孔、波形板三个区域进行分离，再将各个区域的模型以Z轴为对称轴截取全模型的1/60～1/10作为各个区域的单元模型，对各个单元模型采
5.根据权利要求1所述的一种适应于核能系统一体化汽水分离装置性能分析的耦合求解方法，其特征在于：所述步骤2中将源项消除模型加入到旋叶分离器的疏水区域，具体为：
6.根据权利要求1所述的一种适应于核能系统一体化汽水分离装置性能分析的耦合求解方法，其特征在于：所述步骤2中对波形板干燥器进行计算过程中，波形板干燥器采用离散项模型，波形板干燥器入口处液滴粒子的直径分布采用Rosin-Rammler分布函数：
7.根据权利要求1所述的一种适应于核能系统一体化汽水分离装置性能分析的耦合求解方法，其特征在于：所述步骤2中液滴的临界韦伯数的计算方法为：
8.一种计算机装置/设备/系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序/指令，其特征在于：该计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其特征在于：该计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种适应于核能系统一体化汽水分离装置性能分析的耦合求解方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种适应于核能系统一体化汽水分离装置性能分析的耦合求解方法，其特征在于：所述步骤1中对旋叶分离器进行模型构建和网格划分过程中，将两个叶片所包围的流体域当作一个整体进行网格划分，先对叶片的包络线生成线网格，再根据叶片包络线的线网格生成面网格，接着对两个叶片面网格转换成体网格，以此通过线网格-面网格-体网格转化生成技术，得到旋叶分离器叶片区域的网格模型。
3.根据权利要求1所述的一种适应于核能系统一体化汽水分离装置性能分析的耦合求解方法，其特征在于：所述步骤1中对于旋叶分离器的疏水区域单独进行网格划分，疏水区域的长度占从叶片到疏水口长度的20％～30％。
4.根据权利要求1所述的一种适应于核能系统一体化汽水分离装置性能分析的耦合求解方法，其特征在于：所述步骤1中对于波形板干燥器采用分区网格划分，将挡板、匀气孔、波形板三个区域进行分离，再将各个区域的模型以z轴为对称轴截取全模型的1/60～1/10作为各个区域的单元模型，对各个单元模型采用结构化网格划分技术，将各个单元网格进行周期阵列，最后采用interface技术进行组装，得到...
【专利技术属性】
技术研发人员：田瑞峰，李小畅，何旭峰，谭思超，温济铭，孙汝雷，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：
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