基于modelica核反应堆管路系统模型构建与强耦合方法及装置与流程

本发明涉及模型化核反应堆技术领域，尤其涉及一种基于modelica核反应堆管路系统模型构建与强耦合方法及装置。

背景技术：

在目前用作商业运行的核反应堆中，主要使用冷却水作为核反应堆的冷却剂。对存在的大量管路系统的优化布置有助于安全高效地带走核反应堆堆芯产生的热量，因此，核反应堆管路系统的好坏对于反应堆的运行有着极大地影响。在评估管理系统性能时，建立良好的系统模型可以为性能评估带来极大的方便，并可提高系统性能评估的准确性。

当前核反应堆管路系统建模主要使用relap5等建模软件，此类建模软件使用卡片式建模方式且并不能用于搭建较为高级的控制系统模型或机械系统模型，如pid控制器模型、发电机模型等。

modelica作为目前工业界盛行的一种建模语言，其具备面向对象的、基于方程的、可重用的和层次化等的特点，基于流变量、势变量的接口表达方式，都为核反应堆管路系统模型的表达提供了极大的便利，也可用于搭建较为高级的组件模型。

技术实现要素：

本发明提供一种基于modelica核反应堆管路系统模型构建与强耦合方法及装置，通过采用多领域统一、数据方程化和面向对象的建模方式，可以增加反映核反应堆管路系统中复杂的多领域间本质关系的真实性。

本发明实施例第一方面提供了一种基于modelica核反应堆管路系统模型构建与强耦合方法，包括：

按照系统所传递的物理量将核反应堆管路系统分解为不同的子系统；

基于modelica语言搭建各子系统模型库中的组件模型；

将所有的组件模型转化为一阶微分代数方程；

对所述一阶微分代数方程进行求解，完成对所述核反应堆回路系统的多专业强耦合仿真。

本发明实施例第二方面提供了一种基于modelica核反应堆管路系统模型构建与强耦合装置，包括：

系统分解模块，用于按照系统所传递的物理量将核反应堆管路系统分解为不同的子系统；

组件模型搭建模块，用于基于modelica语言搭建各子系统模型库中的组件模型；

模型方程化模块，用于将所有的组件模型转化为一阶微分代数方程；

强耦合仿真模块，用于对所述一阶微分代数方程进行求解，完成对所述核反应堆回路系统的多专业强耦合仿真。

本发明实施例第三方面提供了一种计算机设备，该设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现上述方面所述的基于modelica核反应堆管路系统模型构建与强耦合方法。

本发明实施例第四方面提供了一种计算机存储介质，该计算机存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现上述方面所述的基于modelica核反应堆管路系统模型构建与强耦合方法。

在本发明实施例中，将核反应堆管路系统按照专业层次的不同分解为不同的子系统，再对子系统建模，然后对模型进行数据方程化处理，实现了对管路系统中多领域系统模型间的统一建模和强耦合，增加了反映核反应堆管路系统中复杂的多领域间本质关系的真实性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种基于modelica核反应堆管路系统模型构建与强耦合方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的核反应堆管路系统的分解示意图；

图3是本发明实施例提供的一种基于modelica核反应堆管路系统模型构建与强耦合装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，术语“第一”和“第二”仅是为了区别命名，并不代表数字的大小或者排序。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

本发明实施例提供的基于modelica核反应堆管路系统模型构建与强耦合方法可以应用于核反应堆管路系统模型构建与强耦合的应用场景中。

本发明实施例中，基于modelica核反应堆管路系统模型构建与强耦合方法可以应用于计算机设备中，该计算机设备可以是电脑，也可以是其它具备计算处理能力的终端设备。

如图1所示，基于modelica核反应堆管路系统模型构建与强耦合方法至少可以包括以下几个步骤：

s101，按照系统所传递的物理量将核反应堆管路系统分解为不同的子系统。

在一种优选实现方式中，设备可以按照系统所传递的物理量将核反应堆管路系统分解为如图2所示的几个子系统，包括流体子系统、机械子系统和控制子系统。其中，流体子系统可以是涉及流体计算的各系统模型，机械子系统为涉及机械传动计算的各系统模型，控制子系统为涉及模型信号传递的各系统模型。具体的，在流体子系统中，各组件传递压力、温度等物理量，便于流体计算；在机械子系统中，各组件传递扭矩、角速度等物理量，便于机械传动计算；在控制子系统中，组件间传递控制信号。

在一种实现方式中，管道、稳压器、阀门、泵等组件属于流体子系统；发电机、控制电机等组件属于机械子系统；pid控制器、滤波器等组件属于控制子系统。

s102，基于modelica语言搭建各子系统模型库中的组件模型。

可以理解的是，子系统模型库中的组件模型可以是不同子系统对应的最小单位的模型，例如，流体子系统的模型库可以包括管道、稳压器、阀门、泵等组件；机械子系统模型库可以包括发电机、控制电机等组件；控制子系统模型库可以包括pid控制器、滤波器等组件。

需要说明的是，每个子系统模型库中均具有与其他子系统模型库中组件模型进行传递数据的数据接口，通过该数据接口保证了不同的子系统具有在同一平台建模的能力。

s103，将所有的组件模型转化为一阶微分代数方程。

具体实现中，设备可以利用利用modelica工具对以上组件模型进行统一分析，统一转换为一阶微分代数方程。例如，在物体运动方程系统中，首先可以得到高阶微分方程系统，然后将高阶微分方程系统转化为带时间导数的一阶系统，再得到纯代数一阶增广方程系统并使用已有求解器求解，对应的方程转换的过程如下式：

其中，s为运动距离，t为时间，v为速度，a为加速度，f为物体受力，上标代表某物理量时间导数项，如为距离的时间导数，等于速度v。

s104，对一阶微分代数方程进行求解，完成对核反应堆回路系统的多专业强耦合仿真。

具体实现中，设备可以利用微分方程和代数方程求解器，对上述一阶微分代数方程进行求解，来完成核反应堆回路系统的多专业强耦合仿真。可以理解的是，由于转化后用于求解的一阶微分代数方程组中包含各子系统组件模型的变量，因此可以做到多子系统在统一方程中求解，实现多专业强耦合。

需要说明的是，对一阶微分方程的求解过程在现有技术中已经很成熟，不是本申请的保护重点，此处不再详述。

在本发明实施例中，将核反应堆管路系统按照专业层次的不同分解为不同的子系统，再对子系统建模，然后对模型进行数据方程化处理，实现了对管路系统中多领域系统模型间的统一建模和强耦合，增加了反映核反应堆管路系统中复杂的多领域间本质关系的真实性。

实施例2

下面将结合附图3，对本发明实施例提供的基于modelica核反应堆管路系统模型构建与强耦合装置进行详细介绍。需要说明的是，附图3所示的基于modelica核反应堆管路系统模型构建与强耦合装置，用于执行本发明图1所示实施例的方法，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本发明图1所示的实施例。

请参见图3，为本发明实施例提供了一种基于modelica核反应堆管路系统模型构建与强耦合装置的结构示意图。如图3所示，本发明实施例的模型构建与强耦合装置10可以包括：系统分解模块101、组件模型搭建模块102、模型方程化模块103和强耦合仿真模块104。

系统分解模块101，用于按照系统所传递的物理量将核反应堆管路系统分解为不同的子系统。

组件模型搭建模块102，用于基于modelica语言搭建各子系统模型库中的组件模型。

模型方程化模块103，用于将所有的组件模型转化为一阶微分代数方程，其中，一阶微分代数方程包含各子系统组件模型的模型变量。

强耦合仿真模块104，用于对一阶微分代数方程进行求解，完成对核反应堆回路系统的多专业强耦合仿真。

具体实现中，各子系统模型库中均具有数据接口，用于与任一子系统模型库中的组件模型传递数据。

上述子系统至少包括流体子系统、机械子系统和控制子系统。

其中，流体子系统为涉及流体计算的各系统模型，机械子系统为涉及机械传动计算的各系统模型，控制子系统为涉及模型信号传递的各系统模型。

需要说明的是，本实施例中各模块的执行过程可以参见上述方法实施例中的描述，此处不再赘述。

在本发明实施例中，将核反应堆管路系统按照专业层次的不同分解为不同的子系统，再对子系统建模，然后对模型进行数据方程化处理，实现了对管路系统中多领域系统模型间的统一建模和强耦合，增加了反映核反应堆管路系统中复杂的多领域间本质关系的真实性。

实施例3

本发明实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质可以存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行如上述图1所示实施例的方法步骤，具体执行过程可以参见图1所示实施例的具体说明，在此不进行赘述。

实施例4

本申请实施例提供了一种计算机设备。如图4所示，计算机设备20可以包括：至少一个处理器201，例如cpu，至少一个网络接口204，用户接口203，存储器205，至少一个通信总线202，可选地，还可以包括显示屏206。其中，通信总线202用于实现这些组件之间的连接通信。其中，用户接口203可以包括触摸屏、键盘或鼠标等等。网络接口204可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如wi-fi接口)，通过网络接口204可以与服务器建立通信连接。存储器205可以是高速ram存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器，存储器205包括本发明实施例中的flash。存储器205可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器201的存储系统。如图4所示，作为一种计算机存储介质的存储器205中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及程序指令。

需要说明的是，网络接口204可以连接接收器、发射器或其他通信模块，其他通信模块可以包括但不限于wifi模块、蓝牙模块等，可以理解，本发明实施例中计算机设备也可以包括接收器、发射器和其他通信模块等。

处理器201可以用于调用存储器205中存储的程序指令，并使计算机设备20执行以下操作：

将核反应堆管路系统按照专业层次的不同分解为不同的子系统；

基于modelica语言搭建各子系统模型库中的组件模型；

将所有的组件模型转化为一阶微分代数方程；

对一阶微分代数方程进行求解，完成对核反应堆回路系统的多专业强耦合仿真。

在一些实施例中，各子系统模型库中均具有数据接口，用于与任一子系统模型库中的组件模型传递数据。

在一些实施例中，子系统至少包括流体子系统、机械子系统和控制子系统。

在一些实施例中，流体子系统为涉及流体计算的各系统模型，机械子系统为涉及机械传动计算的各系统模型，控制子系统为涉及模型信号传递的各系统模型。

在本发明实施例中，将核反应堆管路系统按照专业层次的不同分解为不同的子系统，再对子系统建模，然后对模型进行数据方程化处理，实现了对管路系统中多领域系统模型间的统一建模和强耦合，增加了反映核反应堆管路系统中复杂的多领域间本质关系的真实性。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)或随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。