基于CFD的池式快堆多物理耦合分析方法研究

发布时间：2021-06-21 18:24

　　基于临界/次临界点堆中子动力学模型、燃料棒传热模型、热交换器和多孔介质等辅助热工水力模型,采用显式迭代和动态链接库技术（DLL）,利用商用计算流体力学（CFD）程序FLUENT的用户自定义函数（UDF）实现中子动力学、燃料棒热传导等和快堆堆池冷却剂流动换热的耦合计算,开发池式快堆多物理耦合计算程序CFD/PF。采用CFD/PF开展小型自然循环铅铋快堆SNCLFR-10无保护超功率事故（UTOP）模拟,并与国际知名快堆多物理耦合分析程序SIMMR-Ⅲ的计算结果开展Code-to-Code对比分析。研究结果表明:CFD/PF与SIMMER-Ⅲ的分析结果吻合良好,耦合程序的开发取得了初步成功,可用于分析池式快堆堆池内的复杂三维流动和换热现象。 

【文章来源】：核动力工程. 2020,41(06)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

燃料棒径向和轴向网格

赵鹏程等：基于CFD的池式快堆多物理耦合分析方法研究41图2CFD/PF耦合方法Fig.2Multi-PhysicalCouplingMethodofCFD/PF对于堆芯区域的模拟，根据流通面积将堆芯径向各层等效为同心向外叠加的环形燃料组件，对于每个组件区域根据网格敏感性分析结果划分相应的网格单元。为准确模拟堆芯径向和轴向功率分布不均对各区域流动换热分析带来的影响，构建如下关系式：zoneavgzoneFPPDVW（30）式中，zoneP为特定区域（Zone）的总功率；avgPD为堆芯的平均体积释热率；zoneV特定区域（Zone）的体积；FW为功率分布形状的权重函数矩阵，直接嵌入CFD程序的UDF中，可根据网格敏感性分析结果动态调整矩阵维度。根据上述构建的耦合分析方法和所建立的临界/次临界点堆中子动力学模型、燃料棒传热模型及辅助模型，依托商用CFD程序FLUETN的UDF平台，采用显式迭代和DLL技术开发适用于池式快堆热工安全分析的多物理耦合程序CFD/PF。所开发的各热工水力模型均采用标准C语言编译成DLL文件，通过UDF集成进FLUENT程序中，供程序动态调用。CFD/PF的耦合计算流程如图3所示。3耦合程序验证3.1验证对象简介选取中国科学技术大学设计的热功率10MW多功能模块化自然循环铅铋快堆SNCLFR-10为验证分析对象，分别开展SNCLFR-10稳态额定工况和无保护超功率工况（UTOP）验证计算。SNCLFR-10是中国科学技术大学设计的多功能模块化小型自然循环铅铋快堆，该堆采用富集度为19.75%的UO2，堆芯由74个燃料组件、8个控制组件、68个反射层组件和48个屏蔽组件组成。堆芯冷却剂进出口温度分别为260℃和390℃，堆芯换料周期为10a，可用于深海、极地和偏远岛屿等远距离无人值守极端环境下的能源供给。表1给出了SNCL

象简介选取中国科学技术大学设计的热功率10MW多功能模块化自然循环铅铋快堆SNCLFR-10为验证分析对象，分别开展SNCLFR-10稳态额定工况和无保护超功率工况（UTOP）验证计算。SNCLFR-10是中国科学技术大学设计的多功能模块化小型自然循环铅铋快堆，该堆采用富集度为19.75%的UO2，堆芯由74个燃料组件、8个控制组件、68个反射层组件和48个屏蔽组件组成。堆芯冷却剂进出口温度分别为260℃和390℃，堆芯换料周期为10a，可用于深海、极地和偏远岛屿等远距离无人值守极端环境下的能源供给。表1给出了SNCLFR-10的图3CFD/PF的耦合计算流程Fig.3CouplingCalculationProcessofCFD/PF


本文编号：3241175