[发明专利]一种基于精细流场重构的反应堆堆芯组件流域快速CFD计算方法

说明书

本发明属于核技术领域，公开了一种基于精细流场重构的反应堆堆芯组件流域快速CFD计算方法，包含如下步骤：步骤(1)建立堆芯组件流域关注区域的CFD精细流场数据库；步骤(2)确定拟计算反应堆堆芯组件流域的边界条件；步骤(3)在CFD精细流场数据库中，筛选具有相同计算域，且具有相同或相近边界条件的精细流场数据；步骤(4)建立即将开展计算的初始精细数据基础；步骤(5)使用拟计算边界条件，控制计算过程中流场中流速的更新频次，或控制计算过程中流场中流速相关的松弛因子；步骤(6)分析CFD精细流场数据库是否需要所计算边界条件对应的精细化计算结果。本发明减少了CFD计算迭代收敛的次数，减少CFD计算的时间，提高了迭代收敛效率。

技术领域

本发明属于核技术领域，尤其涉及一种基于精细流场重构的反应堆堆芯组件流域快速CFD计算方法。

背景技术

核反应堆，又称为原子能反应堆或反应堆，是能维持可控自持链式核裂变反应，以实现核能利用的装置。核反应堆通过合理布置核燃料，使得在无需补加中子源的条件下能在其中发生自持链式核裂变过程。严格来说，反应堆这一术语应覆盖裂变堆、聚变堆、裂变聚变混合堆，但一般情况下仅指裂变堆。

曼哈顿计划期间，人类第一台核反应堆由著名美籍意大利物理学家恩利克费米领导的小组于1942年12月在美国芝加哥大学建成，命名为芝加哥一号堆；该反应堆是采用铀裂变链式反应，开启了人类原子能时代，芝加哥大学也因此成为人类“原子能诞生地”。

反应堆安全，包括反应堆安全基本原则、安全功能，设计基准事故分析，严重事故对策，概率安全评价等内容。反应堆安全目标在于减少导致反射性向核电厂外泄漏事故的概率，并在万一发生此种事故时限制放射性危害的扩展。为达到这一目标，核电厂采取“纵深防御，多层屏障”的安全原则。纵深防御一般包括五个层次：(1)高质量的设计、施工和运行；(2)停堆保护及余热排出系统；(3)专设安全设施；(4)事故处置和特殊设施；(5)厂外应急计划和措施。

为防止放射性物质的释放，压水堆核电厂普遍采用了多层实体屏障。这些屏障主要包括燃料元件包壳、反应堆冷却剂系统承压边界核安全壳。另外，燃料芯块、反应堆冷却剂、安全壳内空气间及厂外防护距离也可以视为缓解放射性危害的屏障。“纵深防御，多层屏障”是压水堆核电厂安全的基本设计思想，纵深防御原则主要通过多层屏障来实施，多层屏障通过纵深防御设防来保护，两者相辅相成，构成反应堆安全的基本原则。

核动力的安全性与经济性受核反应堆堆芯组件流域热工水力状态预测技术水平的影响。精细化堆芯热工水力计算流体动力学CFD程序的计算能够在精细空间尺度上模拟预测堆芯的释热、传热与流动。这种仿真有利于缩小安全裕量，支持电站功率的提升及燃料周期的延长，保证核动力的安全性与经济性。

然而堆芯组件流域精细化热工水力CFD计算分析的仿真网格数量巨大，计算资源占用量大，计算时间长。为促进堆芯组件流域热工水力CFD计算分析的工程化应用，有必要开发降低堆芯组件流域CFD计算所需资源与时间的计算方法。

发明内容

本发明的目的在于公开收敛快、计算速度快的一种基于精细流场重构的反应堆堆芯组件流域快速CFD计算方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于精细流场重构的反应堆堆芯组件流域快速CFD计算方法，包含如下步骤：

步骤(1)：建立堆芯组件流域关注区域的CFD精细流场数据库：

以计算域范围及各工况的边界条件作为检索标识用于数据的查找与提取，建立堆芯组件流域关注区域的CFD精细流场数据库，并使CFD精细流场数据库包括各CFD网格的热工水力重要参量值；

步骤(2)：确定拟计算反应堆堆芯组件流域的边界条件：