[发明专利]一种确定数字反应堆计算流体力学分析网格尺寸的方法

权利要求书

1.一种确定数字反应堆计算流体力学分析网格尺寸的方法，其特征在于，所述方法包括：

将数字化反应堆在空间上划分为一组计算网格，确定各网格的几何尺寸以及各网格中心坐标；

获得与所述网格相关的一维黎曼问题的初始边界条件参数；

建立所述一维黎曼问题对应的方程组，将所述初始边界条件参数和网格点中心坐标带入所述方程组，求解获得所述网格的精确解；

与所述网格相关的一维黎曼问题的数学表达式为：

U_t+F(U)_x＝0；

其中，U表示由密度ρ，动量ρu和内能E组成的向量，U_t表示向量U随时间t的偏导数；F(U)表示一维黎曼方程组中的对流项函数表达式；F(U)_x表示对流项随空间坐标x的偏导数；p表示压力；

与所述网格相关的一维黎曼问题的初始条件为：

其中，U(x,0)表示0时刻，坐标x处的向量U的值，U_L和U_R表示激波管左侧和激波管右侧处向量U的初值；

对于理想气体动力学问题，补充状态方程：

其中，γ表示理想气体的定压比热容与定容比热容之比；

由式(1)-(3)联立形成所述一维黎曼问题对应的方程组；

根据一维黎曼问题精确解的数学性质，空间任意一点的压力p满足下列方程：

f_L(p，U_L)+f_R(p，U_R)+U_R-U_L＝0 (4)

其中，函数f_L(p,U_L)和函数f_R(p,U_R)的定义如下：

其中，A_L,B_L，A_R,B_R为常数；求解方程(4)可得到数字化反应堆网格一维黎曼问题的各网格中心区域的压力精确解，再将压力精确解代入所述一维黎曼问题对应的方程组可求得对应网格中心的速度、密度精确解；

初始边界条件参数包括：初始时刻时，激波管左侧的初始密度为ρ_L，激波管左侧的初始速度为u_L，激波管左侧的初始压力为p_L，激波管左侧的初始气体内能为e_L，其中下标L表示左侧；激波管右侧的初始密度为ρ_R，激波管右侧的初始速度为u_R，激波管右侧的初始压力为p_R，激波管右侧的初始气体内能为e_R，其中下标R表示右侧；

采用计算流体力学分析软件在数字化反应堆计算网格上建立一维黎曼问题近似离散求解模型，通过所述模型计算得到所述网格的近似解；

将所述网格的近似解与所述网格的精确解进行比较，当两者相对数值偏差满足要求时，则判断出在数字化反应堆在空间上划分计算网格的方案满足需求。

2.根据权利要求1所述的确定数字反应堆计算流体力学分析网格尺寸的方法，其特征在于，所述网格的精确解包括：所述网格中心区域的压力精确解、所述网格中心的速度精确解、所述网格中心的密度精确解；所述网格的近似解包括：所述网格中心区域的压力近似解、所述网格中心的速度近似解、所述网格中心的密度近似解。

3.根据权利要求1所述的确定数字反应堆计算流体力学分析网格尺寸的方法，其特征在于，采用计算流体力学CFD软件建立一维Riemann分析模型，CFD软件包括但不限于：ANSYSCFX，FLUENT，STAR-CCM+。

4.根据权利要求1所述的确定数字反应堆计算流体力学分析网格尺寸的方法，其特征在于，将所述网格的近似解与所述网格的精确解进行比较，具体为：

其中，表示第i个网格的控制单元的精确解，表示第i个网格的控制体单元的近似解，N为总的网格单元数，ε表示相对误差期望值。