[发明专利]一种钠冷快堆堆芯出口流动冲击的评估方法

权利要求书

1.一种钠冷快堆堆芯出口流动冲击的评估方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：参照钠冷快堆堆芯出口的实际结构利用CAD软件Solidworks建立钠冷快堆堆芯出口的几何模型，并将流体域和固体域拆分，得到流体域模型和固体域模型；

步骤2：将步骤1中得到的流体域模型导入计算流体力学前处理软件中，利用其网格划分功能，对流体域模型进行网格划分，建立流体计算域网格模型，该网格模型即为需要求解的流体计算域；

步骤3：将步骤2中得到的流体计算域网格模型导入计算流体力学求解软件中，对流体计算域进行计算案例的条件设置，首先进行流体物理性质和计算边界条件的设置，具体步骤如下：

步骤3-1：将流体计算域网格模型导入计算流体力学软件的瞬态求解器中，并将钠冷快堆堆芯出口设置为流体计算域入口，距离堆芯出口550mm的截面设置为流体计算域的出口；

步骤3-2：设定步骤2中所得到的流体计算域内的流体为液态金属钠，由于计算流体力学软件中自带的材料库没有液态金属钠的参数，需要在材料库中自定义新的材料；

步骤3-3：在步骤2中的得到的流体计算域中进行进边界条件的设置，具体地，入口边界设置为速度边界条件，出口边界设置为压力出口；

步骤4：在步骤3的基础上，在计算流体力学软件的瞬态求解器中对钠冷快堆的堆芯出口的流体域流场计算进行预设置，具体步骤如下：

步骤4-1：在瞬态求解器中加入能量守恒方程，具体的能量守恒方程形式如下：

式中：

i——坐标轴编号；

h——焓值，J/kg；

ρ——液态金属钠的密度，kg/m³；

u_i——在编号为i的坐标轴方向上的速度矢量，m/s；

p——液态金属钠的压强，pa；

λ——分子传导率，W/(m·K)；

λ_i——由于湍流传递而引起的在编号为i的坐标轴方向上的传导率,W/(m·K)；

T——液态金属钠的温度，K；

S_h——定义的体积源项,W/m³；

x_i——编号为i的坐标轴；

t——流动时间，s；

步骤4-2：在瞬态求解器中勾选大涡模拟模型，到此在计算流体力学软件中对求解流体计算域所需要进行的预设置已设置完毕，设置完毕保存算例；

步骤5：将步骤1中得到的固体域模型导入有限元分析软件中，对固体域模型进行条件设置，步骤如下：

步骤5-1：将步骤1通过Solidworks得到的固体域模型导入有限元分析软件中，首先对固体域模型进行材料设置，包括热物性及形变特性；

步骤5-2：在有限元分析软件中根据钠冷快堆堆芯出口的具体结构设置固体计算域的载荷以及边界条件；

步骤5-3：利用有限元分析软件中的网格划分功能，对固体域模型进行网格划分，建立固体计算域网格模型，该网格模型即为需要求解的固体计算域；

步骤5-4：基本条件设置完毕后提交分析作业；

步骤6：步骤6-1：打开MpCCI耦合平台，选择需要进行耦合的流体力学软件和有限元分析软件，并选择打开步骤4中保存的算例和步骤5中保存的分析作业；

步骤6-2：设置参数传递：选择将计算流体动力学软件中热工水力参数分布传递给有限元分析软件；

步骤6-3：在MpCCI平台下，计算流体力学软件和有限元分析软件同时进行计算并进行数据传递；计算流体力学软件计算得到堆芯出口的流体计算域的流场信息，有限元分析软件计算得到钠冷快堆堆芯出口流动冲击对固体区域的冲击影响，得到固体域的结构受到冲击后的变形量，将固体域的结构的变形量与固体域的结构材料的强度极限进行对比；

步骤7：通过分析步骤6中计算流体力学软件得到的堆芯出口的流体计算域流场和有限元分析软件中计算得到的固体域的结构变形量，若步骤6中得到的结构变形量超过堆芯出口固体域的域结构材料的强度极限即意味着对钠冷快堆堆芯出口流动冲击对堆芯出口局部固体的结构的安全性具有重要的影响。