Relap5仿真计算程序简介ppt课件.ppt

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1、RELAP5/MOD3.2程序简介程序简介1内容简介内容简介1 1、历史、历史2 2、功能、功能3 3、基本数学模型及基本建模单元、基本数学模型及基本建模单元4 4、软件使用方法、软件使用方法5 5、编程过程、编程过程6 6、调试、纠错、调试、纠错21 1、历史、历史1966年RELAPSE（Reactor Leak and Power Safety Excursion）1968年RELAP2（Reactor Excursion and Leak Analysis Program）1971年RELAP3(同上）1975年RELAP41980年RELAP4/MOD71995年RELAP5/MOD

2、2、RELAP5/MOD3.21997年SCDAP/RELAP5/MOD3.22002年RELAP5/MOD3.332003年RELAP5-3D（Revision2.2）2005年RELAP5-3D（Revision2.3）至今：大型计算程序间的耦合研究 RELAP5计算模型方法和实时性研究1 1、历史、历史42 2、功能、功能RELAP5是Idaho国家工程实验室（INEL）为核管会（NRC）开发的轻水堆瞬态分析程序，现已经成为核电厂分析器的基础。该计算软件和RETRAN几乎可以覆盖轻水堆核电 厂所有热工水力瞬变和事故谱。52 2、功能、功能63、基本数学模型及基本建模单元数学模型及基本建模

3、单元RELAP5/MOD3.2编码说明文件共分七卷：第一卷：描述模型理论和相应的数值计算方法；第二卷：详述代码的运用和输入数据准备；第三卷：介绍评价该软件的实例，检验该模型；第四卷：详细讨论RELAP5模型和关系式；第五卷：介绍过去几年内发展状况，提供指导；第六卷：介绍数值方法如何应用在RELAP5中；第七卷：介绍独立的评估计算结果。73.1.1 水力学模型（水力学模型（hydrodynamic models）包括：场方程，状态关系式，基本组成模型，特殊过程模型，组件模型等。下面将描述各个模型的具体内容和特点。3、基本数学模型及基本建模单元数学模型及基本建模单元3.1 3.1 数学模型数学模型

4、83.1.1 3.1.1 3.1.1 3.1.1 水力学模型水力学模型水力学模型水力学模型场方程场方程场方程场方程9质量守恒动量守恒能量守恒103.1.13.1.1 水力学模型水力学模型水力学模型水力学模型状态关系式状态关系式状态关系式状态关系式在上面三大守恒方程中采用五个独立变量，它们是P、ag、Ug、Uf,和xn。其余的热力学变量(温度、密度、局部压力、含汽量等)则 可用这几个独立变量的函数来表示。为使方程线性化，除这些变量外,还需要一些状态变量，表现为状态关系式，用以确定状态参数。例如：11通过确定流型和选择合适的流动关系式，获得界面曳力、剪切力、虚拟质量系数、壁面摩擦力，通过定义合适的

5、传热机理确定壁面传热系数，虚拟质量则通过空泡份额的计算公式进行推算。RELAP5/MOD2中所有的组成关系式使用时均选择控制体中心为计算点；接管相关参数，也是以接管周围的控制体中心参数进行估算的。组成模型几乎涵盖两相流所有经试验验证的模型。如下图所示。3.1.13.1.1 水力学模型水力学模型水力学模型水力学模型基本组成模型基本组成模型基本组成模型基本组成模型12133.1.13.1.1 水力学模型水力学模型水力学模型水力学模型特殊过程模型特殊过程模型特殊过程模型特殊过程模型143.1.1 3.1.1 水力学模型水力学模型水力学模型水力学模型组件模型组件模型组件模型组件模型153.1.2 3.

6、1.2 热构件模型热构件模型热构件模型热构件模型热构件用于模拟计算固体材料与水力学控制体之间的传热量，用于模拟核燃料、电加热板、蒸汽发生器U形管、压力容器壁、堆内构件等，它可以是矩形、柱形或球形；建模时，热构件排列方向与流体流动方向一致，每个热构件有左右两个边界，热构件的每一个边界最多能连接一个水力学控制体，而同一个水力学控制体可以连接多个热构件。下表为具体热构件模型。163.1.2 3.1.2 热构件模型热构件模型热构件模型热构件模型173.1.33.1.3 TRIP SYSTEMTRIP SYSTEM Trips为各种系统部件的动作提供触发信号，例如使阀门在某一时刻打开，使泵在某时刻断电，

7、设置某些故障等。一般地，Trip的值是True或False两种，并且在程序运行的每一个时刻，Trip的值都会由专门测试程序的检测结果来确定。主要使用的逻辑符号有、等。RELAP5程序的Trips有两种基本的类型：变量Trip和逻辑Trip。变量Trip用来比较一个计算参数与另一个参数(或常数)，从而确定Trip的值；逻辑Trip是由其他Trip相结合成的新Trip，确定其值。通过使用变量Trip和逻辑Trip，从而确定复杂的逻辑关系。18利用控制系统所列变量可以求解代数方程和一般的微分方程,处理各种参数之间的关系，执行数学和逻辑运算等。控制变量有三种基本的功能：(1)模拟各种设备的控制系统。R

8、ELAP5程序的控制变量部件允许使用者模拟现实系统中不存在的虚拟设备部件。例如采用滞后部件、超前滞后部件、比例积分部件和微分部件来模拟一个普通功能的控制器。(2)模拟“集中节点”系统。例如：安全壳、安注箱、流动系统和均衡设备部件等拥有多参数的系统。RELAP5程序可以用控制变量组合成不同的控制逻辑来模拟特定部件的行为，结合这些控制逻辑和简单的函数关系就可以用来模拟基本的热工水力模型和“集中节点”模型之间的相互作用。(3)还可模拟热工水力学部件和热构件的边界条件。3.1.43.1.4 控制系统控制系统控制系统控制系统19部部 件件标标 识识功功 能能和差和差(Sum-Difference)SUM

9、允允许变许变量量进进行加或减行加或减乘乘(Multiplier)MULT允允许变许变量量进进行乘法行乘法除除(Divide)DIV允允许许两个两个变变量量进进行除法行除法微分微分(Differentiating)DIFFRENI or DIFFREND允允许变许变量量对时间进对时间进行微分行微分积积分分(Integrating)INTEGRAL允允许变许变量量对时间进对时间进行行积积分分函数函数(Function)FUNCTION以以查查表或表或线线性内插方法性内插方法给给出出变变量函数量函数标标准函数准函数(Standard Function)STDFNCTN对对指定的指定的变变量量进进行行

10、绝对值绝对值、平方根、平方根、幂幂、自然、自然对对数、正弦、余弦、正切、反正切、最大数、正弦、余弦、正切、反正切、最大值值、最小最小值值延延迟迟(Delay)DELAY对对指定的指定的变变量量进进行行时间时间的延的延迟迟运算运算单单位位TripTRIPUNIT在某指定在某指定时间变为时间变为Ture(当当Ture=给给定因子定因子,当当False=0);也可定也可定义为补义为补充函数充函数Trip延延迟迟TRIPDLAY在某一指定在某一指定时间变为时间变为Ture(when true=trip，time x factor,when false=-1)整数整数幂幂POWERI对变对变量量进进行整

11、数行整数I次次幂幂运算运算实实数数幂幂POWERR对变对变量量进进行行实实数数R次次幂幂运算运算变变量量幂幂POWERX对变对变量量进进行行实变实变数数V次次幂幂运算运算比例比例积积分分PROP-INT定定义义一个比例一个比例积积分控制器分控制器滞后滞后LAG定定义义一个滞后控制函数一个滞后控制函数超前滞后超前滞后LEAD-LAG定定义义超前滞后控制函数超前滞后控制函数常数常数None定定义义一个被用作其它一个被用作其它变变量的常数量的常数值值传动轴传动轴SHAFT定定义义与与发电发电机机连连接的接的传动轴传动轴特性特性泵泵控制控制PUMPCTL定定义泵义泵控制器控制器(用于用于稳态稳态分析分

12、析)蒸汽控制蒸汽控制STEAMCTL定定义义蒸汽流蒸汽流动动控制器控制器(用于用于稳态稳态分析分析)给给水控制水控制FEEDCTL定定义给义给水流水流动动控制器控制器(用于用于稳态稳态分析分析)20点堆反应堆动力学方程：裂变产物衰变模型锕类核素衰变模型方程简化方法反应性反馈反应堆动力学数值方法3.1.53.1.5 点堆动力学模型点堆动力学模型点堆动力学模型点堆动力学模型213.2 基本建模单元基本建模单元22部件部件标识标识图图示示主要用途主要用途单单一控制体一控制体(Single-volume)SNGLVOL表示一部分不需要管或分支的流表示一部分不需要管或分支的流管管管子或管子或环环路路(P

13、ipe or annulus)PIPE模模拟拟管道管道(1100),内含接管内含接管ANNULUS模模拟环拟环行流道行流道分支分支(Branch)BRANCH表流管的接合表流管的接合处处，最多十个交叉，最多十个交叉点点SEPARATR分支的特殊形式，模分支的特殊形式，模拟拟SG的汽水的汽水分离器分离器JETMIXER分支的特殊形式，模分支的特殊形式，模拟喷拟喷射射泵泵TURBINE分支的特殊形式，模分支的特殊形式，模拟拟汽汽轮轮机机ECCMIX分支的特殊形式，模分支的特殊形式，模拟拟具有很大具有很大浓缩浓缩率的流管率的流管结结合合处处单单一接管一接管(Single-junction)SNGLJ

14、UN连连接两个部件接两个部件多接管多接管(Multiple-junction)MTPLJUN连连接部件，允接部件，允许许100个以上的个以上的结结合合点点时间时间相关控制体相关控制体(Time-dependent volume)TMDPVOL规规定系定系统统模型的模型的边边界条件界条件时间时间相关接管相关接管(Time-dependent junction)TMDPJUN连连接两个部件同接两个部件同时规时规定接管的定接管的边边界条件界条件阀阀(Valve)VALVE模模拟拟止回止回阀阀、触、触发阀发阀、惯惯性性阀阀、马马达达阀阀、伺服、伺服阀阀和和释释放放阀阀及其及其动动作，作，阀门阀门是一种

15、特殊的接管是一种特殊的接管泵泵(Pump)PUNP模模拟拟离心离心泵泵和其和其动动作作安注箱安注箱(Accumulator)ACCUM模模拟拟PWR安注箱，包括容器和波安注箱，包括容器和波动动管管234、软件使用方法4.1 Relap5/MOD3.224输出文件和再启动文件输出文件和再启动文件运行运行i文件，会得到一个输出文件和一个再启动文件，会得到一个输出文件和一个再启动文件，其后缀名分别为文件，其后缀名分别为“.o”和和“.r”。输出文件输出文件（o文件文件）数据：输入文件的数据卡、数据：输入文件的数据卡、系统运行后各个部件的参数变化信息和诊断信系统运行后各个部件的参数变化信息和诊断信息以

16、及再启动号码。息以及再启动号码。再启动文件（再启动文件（r文件）数据：瞬态计算的所有文件）数据：瞬态计算的所有参数，用于提取数据和作图。参数，用于提取数据和作图。r文件是需要及文件是需要及时保存的重要文件，必须确保其完整性。时保存的重要文件，必须确保其完整性。25稳态运行Relap5/MOD3.226安装过程：进入“relap5 3.4MOD34DEMORELAP5InstallRELAP5.bat(双击该文件，按照提示进行操作)”，再将目录relap5 3.4下面的“Run RELAPSCDAPSIM”复制到程序安装后的目录下面即可。4.2 Relap5/MOD3.4DEMO4.2 Rela

17、p5/MOD3.4DEMO27操作过程:双击“Run RELAPSCDAPSIM”图标，2829为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益绘 图 30为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益提取数据315、编程过程 所有流动面积；所有流动面积；所有流动长度；所有流动长度；所有垂直方位角；所有垂直方位角；足够的几何参数以计算水力直径；足够的几何参数以计算水力直径；壁面粗糙度；壁面粗糙度；足够的信息以确定流动损失；足够的信息以确定流动损失；初始条件；

18、初始条件；泵特性。泵特性。5.1 收集和组织信息收集和组织信息5.1.1 水力学水力学32 材料厚度；材料厚度；材料质量；材料质量；管子长度；管子长度；内外径；内外径；材料类型；材料类型；材料物性材料物性（温度的函数），如：热导率，密度，比热等；温度的函数），如：热导率，密度，比热等；加热功率（有热源）；加热功率（有热源）；热源位置；热源位置；初始温度分布。初始温度分布。5.1.2 热构件热构件5.1 收集和组织信息收集和组织信息335.1 收集和组织信息收集和组织信息5.1.3 控制系统控制系统 控制系统图解；控制系统图解；确定被控制系统的水力学部件（或热构件）与各个控制系统的确定被控制系统

19、的水力学部件（或热构件）与各个控制系统的 关系；关系；控制器特征；控制器特征；过滤器特性；过滤器特性；设定点；设定点；增益；增益；饱和条件；饱和条件；滞后；滞后；控制部件特性；控制部件特性；valve stroke rate；最大最小泵速；最大最小泵速；最大最小循环率。最大最小循环率。345.1 收集和组织信息收集和组织信息5.1.4 中子动力学中子动力学 初始反应性；初始反应性；exposure data；缓发中子份额数据；缓发中子份额数据；裂变产物产生份额；裂变产物产生份额；锕产生份额；锕产生份额；反应性特性；反应性特性；355.1 收集和组织信息收集和组织信息5.1.5 其它其它1 1、

20、最终安全分析报告。、最终安全分析报告。2 2、打印相关资料：反应堆压力容器，蒸汽发生器，蒸汽管线，、打印相关资料：反应堆压力容器，蒸汽发生器，蒸汽管线，给水线图，稳压器，反应堆冷却剂泵，安注箱，安注管线。给水线图，稳压器，反应堆冷却剂泵，安注箱，安注管线。3 3、管路系统和设备图表。、管路系统和设备图表。4 4、保护措施、限制条件和具体文件。、保护措施、限制条件和具体文件。5 5、操作程序（或步骤）。、操作程序（或步骤）。6 6、燃料和反应堆动力学具体信息。、燃料和反应堆动力学具体信息。7 7、泵特性（主泵、泵特性（主泵RCPRCP，应急堆芯冷却泵，应急堆芯冷却泵ECCPECCP，排量泵，主、

21、，排量泵，主、辅给水泵等。辅给水泵等。8 8、阀信息。、阀信息。9 9、装置启动测试数据。、装置启动测试数据。36组织好需要模拟的系统相关信息后，接下来就要对系统中要模拟的部件进行隔离，把它们分成一个个的控制体，即“建模”或“节点划分”。同时，还要定义要模拟的系统的边界条件。系统经过建模后，模型的每一部分被分成具体的部件，与相应的控制体对应。这些控制体被描述为有入口和出口接管的流管，而接管把各种控制体连接在一起，组成整个模型图。ELAP5程序计算的是整个模型的控制体中心的平均流体属性和控制体接管中的流体各种向量属性。系统的模型可以进行非常细致的划分，如每个控制体可以分成两个一般大的节点，但是并

22、不是越细致越好，因为还要考虑计算的稳定性和收敛性、运行的时间和费用等问题。因此，合适的建模是很重要的，这需要由实际计算问题的要求来确定，用户也可以依据自己的经验来确保整个仿真计算的灵敏性和稳定性。最后在建好的模型的基础上，得到边界条件和仿真计算的初始条件，为制作数据输入卡做好准备。5.2 定义边界条件和进行节点划分定义边界条件和进行节点划分375.2 定义边界条件和进行节点划分定义边界条件和进行节点划分385.3 实例说明实例说明1、并联主泵简单模型（数据来自大亚湾核电站系统及运行 上、中、下册）。（pmainpump1.i，pmainpump2.i，节点图）2、二环路典型压水堆初始化（根据RELAP5程序自带的例子“小LOCAL事故”改编）。（newProb5p_SS.i，newProb5p_Trans,节点图）39一律采用英文文件名常见语法错误，误输入或者输错整数、浮点小数严格按照格式输入“封闭”问题时间步长问题边界条件6 6、调试、纠错、调试、纠错40