[发明专利]一种针对快堆棒束组件耦合传热模型的多孔介质模拟方法

权利要求书

1.一种针对快堆棒束组件耦合传热模型的多孔介质模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：建立不含实际棒束的堆芯组件几何模型，几何模型包含有厚度的组件盒壁面和盒间间隙；

步骤2：使用结构化六面体网格刻画步骤1中建立的几何模型，具体分为以下步骤：

步骤2-1：在几何模型的某一端面创建多个二维的方形块拓扑结构填充求解的几何域，其中组件盒内近壁面区域保留一层平行于组件盒壁面的、高度为H_W的一层方形块；

式中：D_Pitch——六边形组件内对边距/m，N——组件内棒束数量/根，P——燃料棒间节距/m；

步骤2-2：设置拓扑结构上节点数目及分布，生成二维面网格；

步骤2-3：拉伸步骤2-2中获得的二维面网格，获得三维结构化六面体网格；

步骤3：将三维结构化六面体网格导入到CFD求解器中，选用湍流模型；借助求解器用户自定义函数，计算组件盒内控制体中心点距组件盒内壁面距离；当组件盒内控制体中心点距组件盒内壁面距离超过给定高度，标定为多孔介质域，否则标记为纯流体域；

步骤4：根据棒束结构特征及流体工质在多孔介质中的输运特性，在组件内中心多孔介质域中引入动量源项S_i、能量源项S_T，以等效实际棒束结构引起的沿程压降及体积释热；修正动量方程的湍流粘性系数μ_t、能量方程的有效传热系数k_eff，向湍流方程中增加湍动能生成源项S_k及湍动能耗散率源项S_ε；棒束外围区域为纯流体域，不做特殊处理；

本步骤所涉及各物理量具体表达式如下：

其中f——为绕丝棒束阻力系数，——棒束通道的等效水力直径，|V|——棒束通道内的速度矢量模；V_i——棒束通道内的速度矢量分量，i＝1、2、3,分别表示X、Y、Z三个方向分量；D——燃料棒直径；P——燃料棒间节距；D_s——绕丝直径；H——绕丝轴向螺距；Q——燃料棒表面热流密度；γ——多孔介质体孔隙率；k——湍动能；ε——湍动能耗散率；κ——多孔介质扭曲度，c_pf——冷却剂定压比热容；k_f——冷却剂导热系数；Pe_P——以通道内轴向速度为特质速度的贝克莱数；Re——以通道内轴向速度为特质速度的雷洛数；K——多孔介质渗透率，

步骤5：根据组件盒内相邻控制体属性，判定中心多孔介质域与外围纯流体域的相界面；据相界面处轴向切应力连续假定，向相界面外侧第一层控制体中增加额外的动量源项S_extra，

式中，——棒束通道内轴向速度的径向梯度。