管阵列环境中异物流体力预测的方法、装置、设备及介质与流程

本申请涉及管阵列环境中异物流体力预测，尤其涉及一种管阵列环境中异物流体力预测的方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、核电站蒸汽发生器、石化换热器等管阵设备中，异物（如金属碎屑、焊接残渣）的存在会引发导致泄漏风险。当前预测此类异物流体力的主流方法包括计算流体动力学（cfd）模拟与直接实验测量法。但通过数值求解navier-stokes方程模拟流场，需对管阵中每个异物单独建模与高分辨率网格模拟管阵间隙涡脱落，且因管束间涡脱落的强非线性特性，时间步长需极短（t<10-4s），单次计算耗时数小时至数天，难以支持工程实时决策。通过直接实验测量法可对单一异物进行升力测量，即在实验台架中测量异物的升力时程信号fl(t)，但因高频湍流脉动噪声干扰，需重复测试以覆盖极端工况，成本高昂且数据泛化性差。目前现有模拟与实验方法现有方法无法兼顾效率、精度与通用性，适配性差，导致异物流体力预测不准，影响核电站的安全。

技术实现思路

1、本申请提供一种管阵列环境中异物流体力预测的方法、装置、设备及介质，以改善现有管阵列设备中异物流体力预测方法效率低、通用性差的技术问题。

2、本申请提供的一种管阵列环境中异物流体力预测的方法，所述方法包括：

3、获取待预测异物的信息参数，所述信息参数包括几何参数和工况参数；

4、根据待预测异物的几何参数确定所述待预测异物的类别；

5、匹配所述待预测异物类别对应的保守升力包络线和保守阻力包络线；

6、根据所述待预测异物的信息参数对保守升力包络线和所述保守阻力包络线量纲还原，获得有量纲升力功率谱密度和有量纲阻力功率谱密度；

7、基于所述有量纲升力功率谱密度和所述有量纲阻力功率谱密度分别生成随机相位频谱，并分别通过逆傅里叶变换，对应得到时域的脉动升力时程信号和脉动阻力时程信号；

8、获得待预测异物稳态阻力，并根据待预测异物稳态阻力和所述脉动阻力时程信号获得待预测异物总阻力。

9、于本申请一示例性实施例中，所述保守升力包络线的获得包括：

10、获取异物的升力时程信号；

11、将同类别异物的升力时程信号进行傅里叶变换，生成有量纲功率谱密度；

12、将有量纲功率谱密度通过无量纲化完成不同工况参数下功率谱密度；

13、将功率谱密度映射到统一的无量纲坐标系下，获取保守升力包络线。

14、于本申请一示例性实施例中，将有量纲功率谱密度通过无量纲化完成不同工况参数下功率谱密度，公式如下：

15、

16、其中，φ(f)为有量纲的psd升力谱；up为管间流速；ρ为流体密度；d为异物等效直径；l为异物长度；d为换热管管径。

17、于本申请一示例性实施例中，获取保守升力包络线包括：

18、将功率谱密度映射到统一的无量纲坐标系下；

19、每段取功率谱密度最大值作为节点，采用样条插值法连接节点，生成保守升力包络线。

20、于本申请一示例性实施例中，所述待预测异物的类别包括圆柱状异物、板状异物、螺旋垫片状异物和三维复杂体异物中。

21、于本申请一示例性实施例中，所述稳态阻力的获得包括：

22、基于待预测异物的类别建立与雷诺数re的参数化阻力系数cd关联式，

23、；

24、根据关联式计算稳态阻力，

25、；

26、其中，a为迎风面积，up为管间流速；ρ为流体密度；d为异物等效直径；l为异物长度。

27、于本申请一示例性实施例中，所述保守阻力包络线的获得包括：

28、获取异物的阻力时程信号；

29、将同类别异物的阻力时程信号进行傅里叶变换，生成有量纲功率谱密度；

30、将有量纲功率谱密度通过无量纲化完成不同工况参数下功率谱密度；

31、将功率谱密度映射到统一的无量纲坐标系下，获取保守阻力包络线。

32、本申请第二方面提供一种管阵列环境中异物流体力预测的装置，所述装置包括：信息参数获取模块，获取待预测异物的信息参数，所述信息参数包括几何参数和工况参数；待预测异物类别判断模块，根据待预测异物的几何参数确定所述待预测异物的类别；包络线获取模块，获取所述待预测异物类别对应的保守升力包络线和保守阻力包络线；功率谱密度获取模块，根据所述待预测异物的信息参数对保守升力包络线和所述保守阻力包络线量纲还原，获得有量纲升力功率谱密度和有量纲阻力功率谱密度；时程信号计算模块，基于所述有量纲升力功率谱密度和所述有量纲阻力功率谱密度分别生成随机相位频谱，并分别通过逆傅里叶变换，对应得到时域的脉动升力时程信号和脉动阻力时程信号；总阻力计算模块，获得待预测异物稳态阻力，并根据待预测异物稳态阻力和所述脉动阻力时程信号获得待预测异物总阻力。

33、本申请第三方面提供一种电子设备，所述电子设备包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述电子设备实现如上述任一项所述的管阵列环境中异物流体力预测的方法。

34、本申请第四方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被计算机的处理器执行时，使计算机执行上述中任一项所述的管阵列环境中异物流体力预测的方法。

35、结合现有技术，本申请的有益效果在于：

36、现有的管阵列环境中异物流体力预测无法兼顾效率、精度与通用性，适配性差。本申请通过实验或流体力学模拟获得保守升力包络线和保守阻力包络线，通过将待预测异物的信息参数代入保守升力包络线和保守阻力包络线，然后通过量纲还原、傅里叶变换等方式获得脉动升力时程信号和脉动阻力时程信号。本申请有效地改善了传统方法忽略升力脉动、未适配管阵布局的缺陷，也改善了传统技术计算效率低、工况覆盖不全及通用性差的缺陷，有效地提高了流体力预测的效率和通用性。

1.一种管阵列环境中异物流体力预测的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的管阵列环境中异物流体力预测的方法，其特征在于，所述保守升力包络线的获得包括：

3.根据权利要求2所述的管阵列环境中异物流体力预测的方法，其特征在于，将有量纲功率谱密度通过无量纲化完成不同工况参数下功率谱密度，公式如下：

4.根据权利要求2所述的管阵列环境中异物流体力预测的方法，其特征在于，获取保守升力包络线包括：

5.根据权利要求1所述的管阵列环境中异物流体力预测的方法，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的管阵列环境中异物流体力预测的方法，其特征在于，所述稳态阻力的获得包括：

7.根据权利要求1所述的管阵列环境中异物流体力预测的方法，其特征在于，所述保守阻力包络线的获得包括：

8.一种管阵列环境中异物流体力预测的装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被计算机的处理器执行时，使计算机执行权利要求1至7中任一项所述的管阵列环境中异物流体力预测的方法。