基于控制体积法的圆管导热反演算法及工程应用研究

摘要

为准确评估管道热疲劳效应、减少因管道热疲劳导致核电厂机械设备故障失效事件,提出了一种快速求解圆管二维热传导反问题、间接获取管道内部温度的方法。将半圆管划分为若干个控制体,列出时间上的常微分方程,通过时间和空间变量分离进行内部温度求解。该方法利用了空间滤波和时间线性拟合,不需要假设初值和迭代计算,可以在不破坏管道的情况下快速获取内壁温度。同时,利用数值和试验验证了该算法的准确性和精度。在此基础上,对时间步长、测点布置数量等方面进行深入分析,给出了离线和在线监测工程应用场景解决方案。该方案已经在“华龙一号”机组上开展实际工程应用。其应用结果为该方法在后续批量化的“华龙一号”机组建设提供示范参考。同时,该方法也可用于在运核电厂高温管道的热疲劳分析,为核电厂老化延寿提供数据支持,提高了核电厂的经济性。