[发明专利]全堆芯子通道热工水力模拟的求解域划分方法

说明书

本发明涉及一种全堆芯子通道热工水力模拟的求解域划分方法，该方法首先将预设计核反应堆的燃料组件级全堆芯结构图存储在二维数组中；其次，根据燃料组件级全堆芯结构图，生成棒束级全堆芯结构图，存储在另一二维数组中；然后，根据棒束级全堆芯结构图，生成子通道级全堆芯结构图，覆盖存储在所述棒束级全堆芯结构图对应的二维数组中；最后，以子通道级全堆芯结构图为基础，进行全堆芯子通道求解域划分。本发明突破了求解域划分与燃料组件数目一一对应的限制，实现单个求解域对多个燃料组件的覆盖，使之更适应于单个服务器或小集群运行。

技术领域

本发明属于核反应堆的热工水力模拟技术，具体涉及一种全堆芯子通道热工水力模拟的求解域划分方法。

背景技术

在核反应堆的热工水力模拟中，子通道方法将燃料棒之间的区域假想为一个“子通道”，针对子通道进行建模，模拟分析子通道内的温度、流速等状态。现行的反应堆全堆芯子通道热工水力模拟方法，依赖大规模计算集群。因为，这种方法通常是以组件为单位划分求解域，每个求解域对应一个计算单元(CPU)，而通常全堆组件数会有数百个，因此至少也会需要数百个CPU的集群系统，比如，对由157个组件组成的核反应堆堆芯进行热工水力模拟，至少需要有157个计算单元的集群系统(Robert SalkoTravis Lange Oak RidgeNational Laboratory,Vefa KucukboyaciYixing Sung Westinghouse ElectricCo.LLC,Scott Palmtag,Jess Gehin,Maria Avramova,et al.Development of COBRA-TFfor Modeling Full-core,Reactor Operating Cycles[J].2015.4)。

在多核服务器上或小型集群系统上，实现全堆子通道热工水力模拟，对于方便反应堆设计应用，满足反应堆设计单位实际需求，具有特殊意义，因此如何突破求解域划分与组件数目一一对应的限制，实现单个求解域对多个组件覆盖，使得求解域数远小于组件数，适合单个服务器或小集群运行，就成了具有挑战性的问题。而如果直接以组件为单位，把多个组件划分到一个求解域，则可能会产生求解域不连续的情况，例如一个求解域拥有两个区域，这两个区域彼此没有接触，这种情况是不允许的。如果在上述思路的基础上避免这种求解域不连续的情况发生，则会大幅增加算法复杂度，为全堆芯子通道热工水力模拟增加难度。因此，需要开发一种更为简单的全堆芯子通道热工水力模拟的求解域划分方法，实现单个求解域对多个组件的覆盖。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全堆芯子通道热工水力模拟的求解域划分方法，突破热工水力模拟中求解域划分与组件数目一一对应的限制，实现单个求解域对多个组件的覆盖，使得求解域数目远小于组件数，实现全堆芯子通道热工水力模拟在单个服务器或小集群模拟运行。

本发明的技术方案如下：一种全堆芯子通道热工水力模拟的求解域划分方法，包括：

(1)初始化核反应堆的燃料组件级全堆芯结构图，存储在二维数组中，用0表示对应位置没有燃料组件，用1表示对应位置有燃料组件；

(2)根据燃料组件级全堆芯结构图，生成棒束级全堆芯结构图，存储在另一个二维数组中，用0表示对应位置没有燃料棒或导向管，用1表示对应位置有燃料棒或导向管；

(3)根据棒束级全堆芯结构图，生成子通道级全堆芯结构图，覆盖存储在所述棒束级全堆芯结构图对应的二维数组中，用0表示对应位置没有子通道，用1表示对应位置有子通道；

(4)以子通道级全堆芯结构图为基础，进行全堆芯子通道求解域划分。

进一步，如上所述的全堆芯子通道热工水力模拟的求解域划分方法，步骤(1)中所述燃料组件级全堆芯结构图表示为m×m的矩阵，m为堆芯中一行或一列最大的组件数。