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基于POD-ML方法的棒束子通道瞬变工况参数预测研究

许宇杰 莫锦泓 董晓朦 刘永 徐安琪 于洋

许宇杰, 莫锦泓, 董晓朦, 刘永, 徐安琪, 于洋. 基于POD-ML方法的棒束子通道瞬变工况参数预测研究[J]. 核动力工程. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.080031
引用本文: 许宇杰, 莫锦泓, 董晓朦, 刘永, 徐安琪, 于洋. 基于POD-ML方法的棒束子通道瞬变工况参数预测研究[J]. 核动力工程. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.080031
Xu Yujie, Mo Jinhong, Dong Xiaomeng, Liu Yong, Xu Anqi, Yu Yang. Research on Prediction of Transient Parameters in Tod Bundle Subchannel Based on POD-ML Method[J]. Nuclear Power Engineering. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.080031
Citation: Xu Yujie, Mo Jinhong, Dong Xiaomeng, Liu Yong, Xu Anqi, Yu Yang. Research on Prediction of Transient Parameters in Tod Bundle Subchannel Based on POD-ML Method[J]. Nuclear Power Engineering. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.080031

基于POD-ML方法的棒束子通道瞬变工况参数预测研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.080031
基金项目: 广东省基础与应用基础研究基金面上项目(2023A1515011977);深圳市优秀科技创新人才项目(RCBS20221008093119044);四川省自然科学基金(青年科学基金)项目(2023NSFSC1321)
详细信息
    作者简介:

    许宇杰(2001—),男,硕士研究生,现主要从事热工水力模型降阶方面研究,E-mail: 1104806619@qq.com

    通讯作者:

    董晓朦,E-mail: dongxiaomeng@szu.edu.cn

  • 中图分类号: TL623.4

Research on Prediction of Transient Parameters in Tod Bundle Subchannel Based on POD-ML Method

  • 摘要: 模型降阶(ROM)通过将全阶守恒方程映射至低阶子空间或构建数据驱动的代理模型,有效降低了物理模型的复杂性。相比传统的计算流体动力学(CFD)仿真,降阶模型在大规模仿真计算中计算效率更高。本文利用本征正交分解(POD)结合机器学习(ML),提出了一种适用于瞬态工况的降阶模型框架,并以此实现棒束子通道内质量流量参数瞬态预测。针对两种不同的预测方法进行对比,结果显示在长期和短期预测中,两种方法各有优劣,可为未来进行其他复杂系统的预测提供方案。

     

  • 图  1  利用LSTM 输出模态系数

    Figure  1.  Output Modal Coefficients using LSTM

    图  2  POD+LSTM原理简图

    Figure  2.  Schematic Diagram of POD+LSTM Principle

    图  3  LSTM+POD原理简图

    Figure  3.  Schematic Diagram of LSTM+POD Principle

    图  4  通道网格情况以及三维视图

    Figure  4.  Channel Grid Situation and 3D View

    图  5  搅浑翼及搅浑翼出口流体处网格情况

    Figure  5.  The Mesh of the Muddy the Wing grid and the Fluid at the Outlet of the Muddy the Wing Grid

    图  6  LHS抽样结果

    Figure  6.  LHS sampling Results

    图  7  第一秒算例1的能量场

    Figure  7.  Energy Field of Example 1 in the First Second

    图  8  算例1经过BP后的相对误差

    Figure  8.  Relative Error of Case 1 after BP

    图  9  算例2经过BP后的相对误差

    Figure  9.  Relative Error of Case 2 after BP

    图  10  算例3分别经过BP后的相对误差

    Figure  10.  Relative Error of Case 3 after BP

    图  11  POD+LSTM方法算例1,算例2和算例3预测的相对误差

    Figure  11.  Relative Errors Predicted by POD+LSTM Method for Case 1, Case 2 and Case 3

    图  12  算例2在搅浑翼出口处预测的第64 s情况

    Figure  12.  The 64th Second Situation Predicted by Case 2 at the Exit of the Muddy Wing

    图  13  LSTM+POD方法算例1预测的相对误差

    Figure  13.  Relative Error Predicted by Case 1 of LSTM+POD Method

    图  14  LSTM+POD方法算例2和算例3预测的相对误差

    Figure  14.  Relative Error Predicted by Case 2 and Case3 of LSTM+POD Method

    图  15  算例1分别进行两种方法相对误差对比

    Figure  15.  Comparison of the Relative Errors of the two Methods in Case 1

    图  16  算例2分别进行两种方法相对误差对比

    Figure  16.  Comparison of the Relative Errors of the two Methods in Case 2

    图  17  算例3分别进行两种方法相对误差对比

    Figure  17.  Comparison of the Relative Errors of the two Methods in Case 3

    表  1  边界条件参数变化范围

    Table  1.   Variation Range of Boundary Condition Parameters

    参数范围
    入口温度/K(550 K,580 K)
    壁面热流密度/(W·m−2)(6×105,8×105
    入口质量流量/(kg·s−1)(1.0,1.5)
    压力/MPa14.71
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-08-12
  • 修回日期:  2024-12-26
  • 网络出版日期:  2025-01-15

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