用于核电厂的火灾模拟结果的生成方法和装置与流程

本技术涉及火灾模拟，具体涉及一种用于核电厂的火灾模拟结果的生成方法和装置。

背景技术：

1、火灾始终是威胁人类生命财产安全的主要灾害之一，以核电厂为例，火灾可能造成核电厂建筑物、系统或设备的损坏，进而对堆芯安全产生影响，因此建筑的防火设计尤为重要。相关技术中，在假设火场内混合气体为绝对理想气体的情况下，基于理想气体状态方程生成火灾模拟结果。

2、然而，火灾发生时产生的气体实际上是一种非理想气体，特别是在火场高温、密闭高压以及多组分混合的复杂工况下，混合气体中的各项相关参数会随时间发生非线性演变。相关技术采用的火灾模拟结果生成方法，过度简化了气体的微观热力学演变过程，从而无法准确模拟火灾的真实状态，进而导致生成的火灾模拟结果难以满足核电厂等高等级安全建筑对火灾危险性精准预测的工程需求。也即，相关技术中存在生成的火灾模拟结果准确度差的问题。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种用于核电厂的火灾模拟结果的生成方法和装置，能够提高核电厂火灾模拟结果的生成准确度。

2、为了实现上述目的，本技术实施例一方面提供了一种用于核电厂的火灾模拟结果的生成方法，包括：

3、获取目标空间中混合气体的气体压力和热工参数，并获取目标空间中热烟气层的第一气体状态以及热烟气层之下的冷空气层的第二气体状态；

4、根据热工参数确定出混合气体的气体物理特性，并根据气体压力确定出混合气体的气体压缩因子；

5、根据气体物理特性、气体压缩因子，分别对第一气体状态和第二气体状态进行更新，得到热烟气层在目标时间步下更新后的第一气体状态、以及冷空气层在目标时间步下更新后的第二气体状态，并根据气体物理特性和气体压缩因子对气体压力进行更新，得到更新后的气体压力；

6、根据更新后的气体压力、更新后的第一气体状态和更新后的第二气体状态，分别对气体物理特性和气体压缩因子进行更新，得到更新后的气体物理特性和更新后的气体压缩因子，并根据更新后的气体物理特性和更新后的气体压缩因子对热工参数进行更新，得到目标时间步下更新后的热工参数；

7、返回执行根据气体物理特性、气体压缩因子，分别对第一气体状态和第二气体状态进行更新的步骤，直至到达预设时间步时，根据每个目标时间步下的第一气体状态、第二气体状态、气体压力和热工参数，生成目标空间的火灾模拟结果。

8、在一些实施例中，根据热工参数确定出混合气体的气体物理特性，包括：

9、根据热工参数确定出混合气体的气体成分，气体成分至少包括混合气体中每种气体的摩尔质量、摩尔分数、定容比热容和定压比热容；

10、根据气体成分，确定出混合气体的气体物理特性。

11、在一些实施例中，根据气体成分，确定出混合气体的气体物理特性，包括：

12、根据所有气体的摩尔质量和摩尔分数，确定出混合气体的平均比气体常数；

13、根据所有气体的摩尔分数和定容比热容，确定出混合气体的平均定容比热容；

14、根据所有气体的摩尔分数和定压比热容，确定出混合气体的平均定压比热容；

15、根据平均比气体常数、平均定容比热容和平均定压比热容，确定出混合气体的气体物理特性。

16、在一些实施例中，根据气体压力确定出混合气体的气体压缩因子，包括：

17、获取混合气体的热力学温度；

18、根据热力学温度确定出与温度相关联的分子间吸引力参数；

19、获取分子固有体积参数，根据分子固有体积参数和分子间吸引力参数，确定出混合气体的气体摩尔体积；

20、根据气体压力、热力学温度和气体摩尔体积，确定出混合气体的气体压缩因子。

21、在一些实施例中，根据气体物理特性、气体压缩因子，分别对第一气体状态和第二气体状态进行更新，得到热烟气层在目标时间步下更新后的第一气体状态、以及冷空气层在目标时间步下更新后的第二气体状态，包括：

22、根据气体物理特性、气体压缩因子、第一气体状态和第二气体状态，确定出热烟气层的第一质能变化率和冷空气层的第二质能变化率；

23、根据第一质能变化率和第一气体状态确定出第一残差，并根据第二质能变化率和第二气体状态确定出第二残差；

24、根据第一残差对第一气体状态进行更新，得到更新后的第一气体状态，并根据第二残差对第二气体状态进行更新，得到更新后的第二气体状态；

25、返回执行根据气体物理特性、气体压缩因子、第一气体状态和第二气体状态，确定出热烟气层的第一质能变化率和冷空气层的第二质能变化率的步骤；

26、直至第一残差和第二残差均满足预设的第一收敛条件时，得到热烟气层在目标时间步下更新后的第一气体状态、以及冷空气层在目标时间步下更新后的第二气体状态。

27、在一些实施例中，根据气体物理特性、气体压缩因子、第一气体状态和第二气体状态，确定出热烟气层的第一质能变化率和冷空气层的第二质能变化率，包括：

28、根据气体物理特性、气体压缩因子和第一气体状态，确定出热烟气层的第一预估温度、第一密度和第一内能；

29、根据气体物理特性、气体压缩因子和第二气体状态，确定出冷空气层的第二预估温度、第二密度和第二内能；

30、将第一预估温度、第一密度和第一内能输入至预训练的本构模型中，输出热烟气层的第一质能变化率，并将第二预估温度、第二密度和第二内能输入至预训练的本构模型中，输出冷空气层的第二质能变化率；

31、其中，预训练的本构模型基于样本气体的样本预估温度、样本密度和样本内能训练得到。

32、在一些实施例中，根据气体物理特性和气体压缩因子对气体压力进行更新，得到更新后的气体压力，包括：

33、获取目标空间的空间几何参数；

34、根据空间几何参数、气体压缩因子、气体物理特性、热烟气层的第一质能变化率、以及冷空气层的第二质能变化率，对气体压力进行更新，得到更新后的气体压力。

35、在一些实施例中，根据更新后的气体物理特性和更新后的气体压缩因子对热工参数进行更新，得到目标时间步下更新后的热工参数，包括：

36、根据热工参数确定出热烟气层的第一热工参数和冷空气层的第二热工参数；

37、分别对第一热工参数和第二热工参数进行更新，得到更新后的第一热工参数和更新后的第二热工参数；

38、根据更新后的第一热工参数和更新后的第二热工参数，确定出目标时间步下的热工参数。

39、在一些实施例中，分别对第一热工参数和第二热工参数进行更新，得到更新后的第一热工参数和更新后的第二热工参数，包括：

40、以热烟气层在目标时间步下质能守恒为约束条件，根据更新后的气体物理特性和更新后的气体压缩因子，对第一热工参数进行更新得到更新后的第一热工参数；

41、以冷空气层在目标时间步下质能守恒为约束条件，根据更新后的气体物理特性和更新后的气体压缩因子，对第二热工参数进行更新得到更新后的第二热工参数。

42、为了实现上述目的，本技术实施例一方面提供了一种用于核电厂的火灾模拟结果的生成装置，包括：

43、获取模块，用于获取目标空间中混合气体的气体压力和热工参数，并获取目标空间中热烟气层的第一气体状态以及热烟气层之下的冷空气层的第二气体状态；

44、混合气体特征确定模块，用于根据热工参数确定出混合气体的气体物理特性，并根据气体压力确定出混合气体的气体压缩因子；

45、第一更新模块，用于根据气体物理特性、气体压缩因子，分别对第一气体状态和第二气体状态进行更新，得到热烟气层在目标时间步下更新后的第一气体状态、以及冷空气层在目标时间步下更新后的第二气体状态，并根据气体物理特性和气体压缩因子对气体压力进行更新，得到更新后的气体压力；

46、第二更新模块，用于根据更新后的气体压力、更新后的第一气体状态和更新后的第二气体状态，分别对气体物理特性和气体压缩因子进行更新，得到更新后的气体物理特性和更新后的气体压缩因子，并根据更新后的气体物理特性和更新后的气体压缩因子对热工参数进行更新，得到目标时间步下更新后的热工参数；

47、火灾模拟结果生成模块，用于返回执行根据气体物理特性、气体压缩因子，分别对第一气体状态和第二气体状态进行更新的步骤，直至到达预设时间步时，根据每个目标时间步下的第一气体状态、第二气体状态、气体压力和热工参数，生成目标空间的火灾模拟结果。

48、本技术实施例提出的用于核电厂的火灾模拟结果的生成方法和装置，其通过获取目标空间中混合气体的气体压力和热工参数，并获取目标空间中热烟气层的第一气体状态以及热烟气层之下的冷空气层的第二气体状态；根据热工参数确定出混合气体的气体物理特性，并根据气体压力确定出混合气体的气体压缩因子；根据气体物理特性、气体压缩因子，分别对第一气体状态和第二气体状态进行更新，得到热烟气层在目标时间步下更新后的第一气体状态、以及冷空气层在目标时间步下更新后的第二气体状态，并根据气体物理特性和气体压缩因子对气体压力进行更新，得到更新后的气体压力；根据更新后的气体压力、更新后的第一气体状态和更新后的第二气体状态，分别对气体物理特性和气体压缩因子进行更新，得到更新后的气体物理特性和更新后的气体压缩因子，并根据更新后的气体物理特性和更新后的气体压缩因子对热工参数进行更新，得到目标时间步下更新后的热工参数；返回执行根据气体物理特性、气体压缩因子，分别对第一气体状态和第二气体状态进行更新的步骤，直至到达预设时间步时，根据每个目标时间步下的第一气体状态、第二气体状态、气体压力和热工参数，生成目标空间的火灾模拟结果。

49、本技术实施例通过获取目标空间中混合气体的气体压力、热工参数以及热烟气层与冷空气层的气体状态，并引入气体压缩因子参与各个参数随时间步的迭代更新，将非理想气体行为纳入了模拟范畴，充分考虑火场复杂工况下气体相关参数的非线性演变，从而使得最终生成的火灾模拟结果能够更真实地反映气体的实际物性变化对火灾发展过程的影响。如此，本技术实施例能够提高核电厂火灾模拟结果的生成准确度，以满足核电厂等高等级安全建筑对于火灾危险性高精准预测需求。

50、本技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。