摘要：在高压蒸汽长期持续作用下，核电厂中布设的蒸汽管道中凝结成型的水团会对管道不结构不连贯处形成较大的冲击力，损伤结构完整性，严重情况下会丧失效力，削弱核电厂运行过程的安稳性。故而，本文针对高速运动水团冲击蒸汽管道弯头的问题开展研究，建设了动力学模型，拟化了不同工况下形成的水团冲击问题，经比较分析后发现，基于本文模型取得的结果和既往试验结果间匹配度很高。
关键词：核电厂；蒸汽管道；运动水团；冲击问题
核电厂建设过程中，会安设数目繁多的蒸汽管道，管道运行状态关系着核电厂业务运行效率及过程安全性。理论上要求蒸汽管道中不可以掺杂超量的水，若业务运行前期发现管道内水分含量偏高时，应组织人力对其施以疏排措施，否则将会增加水团现象发生的风险，以致管道设施及支撑构件发生剧烈震荡，损伤功能。针对高速运动水团对结构件形成的冲击现象，既往国内外很多学者开展研究分析，当针对其物理机制理解得尚不透彻，大体上将其归咎是流体动能转化或为水锤效应引起的。
1、文献综述
1.1物理实验模型
在研究中构建了实验模型，并在研究中指出，液体由于流动方向发生一定变化促进了动能转化过程，最后作用在管道设施上，并没有产生水锤现象。重点研究了双压力峰值现象的成因，并作出较客观的阐释。对实验装置构造作出适度整改，改造后的装置较明显的提升了冲击力检测结果的准确度。
1.2水团管中运转模型
水团对结构体形成的冲击速度（Vs）直接影响着冲击力度是大是小，为能精准的测算出该项指标，既往诸多学者在研究中构建了各种模型。基于二维冲击建模，顾及到气流对水团形成的灌输作用，但因模型内滞留一定不足而没有及时消除，导致预估、实验研究结果间形成较大偏差。部分模型预估的速度值和实验检测结果之间表现出较好的统一性。
1.3建设运动水团对管端结构体的冲击模型
若水团和管道内凹凸不平处相触及时，就会对其形成一定冲击作用，同时诱导管线中形成压力式震荡现象。针对稳定状态下连贯段塞流对应的冲击力，可以采用模型①测得[1]：
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2、构建物理模型
为了强化测算流程的精简度，当下业内大体上依赖一维模型拟化蒸汽管内水团冲击问题（见图1）。因为水团运转速率极高，冲击过程耗用的时间十分短暂，故而可以暂且不考虑重力效应、管壁摩擦力形成的影响。当水团冲击管道弯头位置时，设定水团长为L（t），运动速度是v（t），左、右端位承担的压力、反作用力分别是是P0、Pimp。
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表1 水团冲击管道弯头的图示
结合牛二定律加以分析，我们认为水团冲击对应的一维控制方程符合②式[2]：
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②
为顺利测求以上问题，推荐采用差异性的时间积分算法。为探析各类测算法对结果形成的影响，本文针对一阶准确度的欧拉法，用③式表示其离散度：
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③
而针对四阶龙格-库塔法，拟定采用④式表示其积分格[3]：
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④
3、弯头反作用力分析
在基于水团对管端弯头形成冲击作用多数学模型内，研究的侧重点是探索测求弯头处反作用力的Pimp大小。尽管于弯头位置流体持有较为显著的高维运动属性，在采用以上方法建设一维模型过程中并没有着重分析高维效应问题。为更能科学、合理、精确的测算出弯头反作用力Pimp，依照成角为90°弯头管道内流体运动过程有分离及再附着属性。本文在如下研究中提取整体分离段为研究对象，并将其设作为调控体积，建设了基于水团冲击的物理模型（见图2）[4]。
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图2 水团冲击的物理模型
本文研究中选定的对象是90°管道弯头处，Cc=0.524，因水团右端的压强会顺沿Y轴纵向出现一定改变，为确保试验研究能顺利推进，我们设定BH段中未点K为弯头反作用力的作用位点（见图3）。在图3内，x轴和图2内的Y轴相对应，和图3内坐标x=-0.5相对应的CP值实质上就是图2内Y轴上K点弯头反作用力Pimp，K位点对应的数值是0.93,。关于K位点管道弯头反作用指标的测算，可以采用下式进行[5]：
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图3 顺沿边界BC的无量纲压力曲线图
4、验证及分析结果
为了检测本文所建设模型用于实践活动中的有效性，尤其是测算弯头反作用力的方法，笔者拟定选用相关文献内涉及的试验数据予以检验。
对相关数据加以测算后，发现当水团抵达弯头位置时，形成的冲击力偏高，但和在物理实验研究过程中检测到的冲击力最大值相比较，没有明显差异，在K点位点反作用力最大值的误差值偏低。
模拟阶段，还研究了水团在原始长度、驱动压强存在差异性的条件下，计算数个算例的应用计算情况[6]。综合分析，多数测算结果和实验测求职基本同意。当水团原始长度较大时，模型测算值低于实验值，究其原因，可能是因为预估水团原始速度偏小引起的。
5、本次研究存在的问题
针对管道中单个水团对结构体形成的冲击作用，国内外已经有三十余年的的研究历程，在诸多学者的持续努力下，与该问题相关的物理模型日渐成熟化，且形成了多样化工况下的实验数据。但是在调查研究中，笔者发现针对以上问题的研讨，特别是计算模型上，依然滞留者一些不足之处，主要表现在如下几个方面：
（1）针对水团在管道内的运动模型，建设膨胀波模型阶段并没有考虑到液体掉落的问题，和物理学机制之间存在一定出入。
（2）不同水团冲击力学模型陆续建设，和实验结果相比较，大部分模拟结果存在一定差异，级别是幅值相似度较高，但冲击过程中的整体趋势也存在着较大差异。
（3）针对管道内水团运动冲击的研究，主要建设一维模型，但是该类模型尚不能阐述流体于管端结构位置的高纬属性。
结束语：
以过往实验研究结果为依据，充分考虑到流体运动阶段高维动力学属性，为测算反作用力而提出新的算式。并检测了所构建模型的精确度、有效性，结果表明模拟数值结果和物理实验检测结果之间统一性良好，这提示本文所提出的新公式具有一定合理性，准确度也处于较高水平，有有一定推广价值。
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