[发明专利]基于流固耦合分析计算的止回阀内泄漏流量的监测方法

摘要

本发明为基于流固耦合分析计算的止回阀内泄漏流量的监测方法，该方法建立待分析管道的几何模型直接根据流动边界条件进行流固耦合计算，通过对不同阀前主管道温度、流量和阀后支管泄漏流体温度工况的计算，采集不同内泄漏流量下的外壁温度，建立阀门内泄漏外壁温度特征参数、主管道温度及流量、泄漏流体温度与内泄漏流量之间复杂的阀门内泄漏量化预测模型。在设定的温度监测部位设置热电偶，根据不同圆周位置的温度监测数据确定温度特征参数，即可根据电厂提供的操作参数获取止回阀内泄漏流量。该方法能用于核管道安注管线止回阀内泄漏流量的监测，解决了现有技术中核管道中止回阀内泄漏流量信息无法量化及无法准确评价等问题。

主权项

1.一种基于流固耦合分析计算的止回阀内泄漏流量的监测方法，包括下述步骤：第一步、建立待分析管道的几何模型，并对流体域与固体域进行网格剖分，运用计算流体力学软件进行流固耦合计算，得到阀前管道温度场：已知待分析管道部位阀前主管道温度t_hot、阀前主管道流量Q_hot及阀后管内泄漏流体的温度t_cold的操作范围不同泄漏流量Q_Leak下阀前管外壁温度数据，每一个泄漏流量对应一组管壁温；基于流固耦合计算，确定阀前监测截面沿圆周方向的n个阀前测温点，第1测温点设于截面位置的最上侧，第n测温点位于截面位置的最低端；相邻两个测温点的温度依次取平均值记为T_i，i＝1、2、3…、n‑1，两个相邻测温点间监测截面的面积记为S_i，根据式(8)计算得到待测点的当量面平均温度T_A，根据式(9)计算出整个截面中最高温度T_top与最低温度T_Bottom的温度差ΔT，待测点的当量面平均温度T_A与温度差ΔT作为管外壁温度特征参数，ΔT＝T_top‑T_Bottom      (9)式中：第二步、不同流动条件下流固耦合计算与泄漏流量关联式的确定：对不同流动条件下进行流固耦合计算，利用最小二乘法对阀前管外壁温度特征参数数据进行分析与处理，得出阀前管外壁温度特征参数随泄漏流量Q_Leak、泄漏流体温度t_cold、主管道温度t_hot及主管道流量Q_hot的变化规律；拟合出阀前管外壁温度特征参数与泄漏流量Q_Leak的定量关系式为T＝f(t_hot,Q_hot,t_cold,Q_Leak)，式中T代表T_A、ΔT；根据上述得到的T与Q_Leak的数学关系，解出泄漏流量Q_Leak与阀前管外壁温度特征参数、主管道温度t_hot及主管道流量Q_hot、泄漏流体温度t_cold间的关系式为Q_Leak＝g(t_hot,Q_hot,t_cold,T)，Q_Leak＝g(t_hot,Q_hot,t_cold,T)即为阀前管外壁温度特征参数、主管道温度t_hot及主管道流量Q_hot、泄漏流体温度t_cold与泄漏流量Q_Leak之间复杂的阀门内泄漏量化预测模型；第三步、根据预测模型进行实时监测：在阀前测温点安装热电偶，实时将阀前测温点处温度发送给监控服务器端，得到的热分层温度特征参数，再根据阀门内泄漏量化预测模型计算出泄漏流量，比较由两个温度特征参数得到的对应泄漏流量，若两者的泄漏流量相对误差小于泄漏阈值，则取二者的算数平均值，若不小于泄漏阈值，则取二者较大值为最终的泄漏流量值，实现实时监测。