[发明专利]一种钠冷快堆熔融物碎片化评价方法及系统

说明书

本发明公开了一种钠冷快堆熔融物碎片化评价方法及系统，使用高阶精度粒子法对相应模型进行离散求解，计算钠冷快堆熔融物碎片化过程。其中，采用对梯度模型和拉普拉斯模型都具有较高的阶精度的最小二乘移动半隐式粒子法，同时利用粒子移动技术保持粒子在计算中更加均匀的分布，并且结合基于几何方法的自由表面识别技术，这样可以使得计算过程中的拉格朗日粒子具有较高的稳定性，又可以获得更高精度的计算结果。引入状态方程模型在计算过程中获取更加贴合实际的物性参数。结合固液耦合模型、相变模型等模型进行高阶精度离散。最终得到钠冷快堆熔融物碎片化过程信息，并对其进行分析；具有较高的稳定性，且计算结果精度高。

技术领域

本发明属于钠冷快堆严重事故分析技术领域，具体涉及一种钠冷快堆熔融物碎片化评价方法及系统。

背景技术

熔融燃料和冷却剂的相互作用(MFCI)是堆芯融化事故中一个主要的现象。国内外已经开展了许多与熔融燃料和冷却剂的相互作用相关的实验和数值模拟研究，但多数是针对水堆的MFCI进行研究。然而钠冷快堆相关的液态金属冷却堆的MFCI由于冷却剂的热导率、粘性、表面张力、密度、沸点和可观测性与水堆的MFCI有明显区别。

同时在数值模拟方面，传统的欧拉方法在处理这类问题上存在相界面捕捉和自由面判定等问题，而一些传统的拉格朗日方法也存在着计算精度偏低和相对不稳定问题。从而造成针对钠冷快堆熔融物碎片化研究不够深入，实验研究的手段较为受限，多以碎片化现象或碎片最终形态和尺寸变化来分析碎片化的影响因素，难以得到碎片化的具体过程和机理，且模拟结果和实验结果仍存在较大出入。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种钠冷快堆熔融物碎片化评价方法及系统，利用高阶精度最小二乘移动半隐式粒子法(LSMPS)，添加改进新型自由表面判定方法、粒子移动方案(PS)、流体间表面张力模型、状态方程(EOS)、固液耦合模型以及相变模型等，对钠冷快堆内熔融物的破碎和碎片床形成行为进行数值计算。

本发明采用以下技术方案：

一种钠冷快堆熔融物碎片化评价方法，包括以下步骤：

S1、读取每个粒子的初始位置，速度，温度，压力，相，以及粒子块编号信息，对读取的信息进行预处理；

S2、建立Link-list分区，确定步骤S1预处理后粒子在链表网格中的分布，以相应的截断半径搜索邻域粒子并存储，对自由表面进行判定，并采用优化粒子移动方案优化粒子分布；

S3、根据步骤S2的粒子优化分布，结合传热和相变模型，利用高阶精度离散模型对温度离散算子进行离散，根据导热方程重新计算计算域中每个粒子的温度、焓值和液相体积份额，根据粒子的温度及液相体积份额，结合状态方程更新粒子物性参数；

S4、对步骤S3更新物性参数的粒子进行密度和粘度的光滑处理；S5、根据步骤S4光滑处理后流体粒子的密度和粘度，结合速度和粘度计算不同流体粒子的粘性力，根据粒子间的自由能模型进行粒子表面张力计算，以粘性力，表面张力和重力对粒子速度和位置进行显式修正，获得粒子每一时间步的中间速度和位置；S6、根据LSMPS方法求解压力泊松方程，对粒子压力进行隐式求解，然后使用压力对粒子速度和位置进行更新，结合步骤S5得到的中间速度和位置，得到第n+1步的粒子速度和位置，根据PMS修正搜索粒子块，获取粒子块重心信息，根据计算得到的粒子块的速度及角速度，更新粒子块中粒子的速度和位置，依次完成每个时间步计算，获得熔融物碎片化计算域内信息用于碎片化分析。