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申请/专利权人：西安石油大学

摘要：一种变热流工况螺旋管蒸汽发生器密度波不稳定性边界确定方法，将螺旋管蒸汽发生器简化为几何模型，构建几何模型的数学模型，对几何模型离散化处理，用于设立变热流密度边界并确定密度波不稳定性边界的其他参数，获取含变热流密度边界分布的各段子控制体的系统传递函数，构建变热流密度边界的螺旋管蒸汽发生器的整体开环传递函数并绘制奈奎斯特曲线，根据奈奎斯特曲线判断螺旋管蒸汽发生器的稳定性；获取螺旋管蒸汽发生器临界稳定下的密度波不稳定性边界参数，得到变热流工况下的密度波不稳定性边界。本发明解决了以往方法因使用均匀热流密度边界假定而造成的偏差，使计算更加准确。

主权项：1.一种变热流工况螺旋管蒸汽发生器密度波不稳定性边界确定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.将螺旋管蒸汽发生器简化为几何模型将螺旋管蒸汽发生器简化为几何模型，根据螺旋管蒸汽发生器的螺旋倾角和螺旋直径对稳定性边界的影响及管内工质流动换热情况，将几何模型分为过冷段、加热段和过热段；步骤2.构建几何模型的数学模型几何模型的数学模型包括过冷段数学模型，加热段数学模型，过热段数学模型；所述过冷段数学模型为： 式中，G·为质量流速，z为轴向坐标，t为时间，ρl为过冷段工质密度，H·为焓值，jin·为入口流速，ql为过冷段热流密度，pH为湿周，Ax-s为螺旋管径向截面积，p·为压强，fl为过冷段摩擦阻力系数，DH为内管径，g为重力加速度，φ为轴向与水平线的夹角，Kin为入口节流系数,δ·为位移差；所述加热段数学模型为： 式中，ρ·为加热段工质密度，j·为加热段工质流速，qtp为加热段热流密度，ftp为加热段摩擦阻力系数；所述过热段数学模型为： 式中，ρg为过热段工质密度，jout·为出口流速，qg为过热段热流密度，fg为加热段摩擦阻力系数；步骤3.对几何模型离散化处理，用于设立变热流密度边界并确定密度波不稳定性边界的其他输入参数步骤3.1.通过稳态计算方法得到过冷段与加热段的分界点坐标及加热段与过热段的分界点坐标；步骤3.2.将整个几何模型离散为多个子控制体并得到各子控制体的坐标，根据两个分界点坐标将多个子控制体划分为过冷段子控制体组、加热段子控制体组、过热段子控制体组，将变热流密度边界沿坐标离散至各段数学模型中，得到了整体螺旋管蒸汽发生器系统内各子控制体的数学模型；步骤3.3.采集螺旋管蒸汽发生器系统的工况参数、结构参数及过冷段子控制体组、加热段子控制体组、过热段子控制体组中各子控制体热工水力参数、热流密度、摩擦阻力系数，作为确定密度波不稳定性边界的参数；步骤4.获取含变热流密度边界分布的各段子控制体的系统传递函数对步骤3.2得到的各子控制体的数学模型沿坐标积分、小扰动线性化及拉普拉斯变换后，再代入步骤3.3中的各项参数，得到系统传递函数，系统传递函数由过冷段子控制体、加热段子控制体、过热段子控制体的系统传递函数组成；所述过冷段子控制体的系统传递函数为：δΔpis＝Gis·δjins式中，Δpi·为过冷段内第i段子控制体的压降，s为复变量，Gi·为过冷段内第i个子控制体的系统传递函数；所述加热段子控制体的系统传递函数为：δΔpus＝Gus·δjins式中，Δpu·为加热段内第u个子控制体的压降，Gu·为加热段内第u个子控制体的系统传递函数；所述过热段子控制体的系统传递函数为：δΔpks＝Gksδjins式中，Δpk·为过热段内第k个子控制体的压降，Gk·为过热段内第k个子控制体的系统传递函数；步骤5.构建变热流密度边界的螺旋管蒸汽发生器的整体开环传递函数并绘制奈奎斯特曲线将过冷段子控制体的系统传递函数、加热段子控制体的系统传递函数、过热段子控制体系统传递函数叠加，得到螺旋管蒸汽发生器系统的整体开环传递函数，根据整体开环传递函数绘制奈奎斯特曲线；步骤6.根据奈奎斯特曲线判断变热流密度边界螺旋管蒸汽发生器的稳定性，若螺旋管蒸汽发生器不稳定，返回步骤3中调节工况参数,执行步骤4、5重新绘制奈奎斯特曲线，直至螺旋管蒸汽发生器达到临界稳定或稳定；步骤7.获取变热流工况下螺旋管蒸汽发生器临界稳定下的密度波不稳定性边界参数并输入到下式中得到密度波不稳定性边界； 式中，Npch为相变数，Nsub为过冷数，Q为单位长度热负荷，l为管长，Vfg为饱和水汽的体积差，Vf为饱和水体积，hfg为饱和水汽的焓值差，hf为饱和水焓值，hin为入口焓值。

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