[发明专利]一种适用于棒束通道的相间阻力分析方法及装置

说明书

本发明公开了一种适用于棒束通道的相间阻力分析方法及装置，包括：根据棒束通道，对棒束通道的流型进行判断，获取流型判断结果；根据流型判断结果，针对不同流型采用不同的相间阻力模型进行相间阻力的计算；流型判断结果包括泡状流、帽状流和环状流。本发明基于曳力模型开发，重点在曳力系数和相界面浓度上考虑了棒束通道内强烈搅浑特性的影响，根据棒束通道结构形式，仅对不同流型下的界面浓度和曳力系数进行修正，确保了不同结构通道内相间阻力模型的一致性；同时通过在曳力系数和相界面浓度上考虑了棒束通道内强烈搅浑特性的影响，使核反应堆堆芯燃料组件中棒束通道的相间阻力计算分析更加精准。

技术领域

本发明涉及反应堆热工水力设计及安全分析领域，具体涉及一种适用于棒束通道的相间阻力分析方法及装置。

背景技术

当气\汽液两相混合共同流动时，两相物理性质的不同使得气\汽液两相的流动特性截然不同，导致气\汽液两相存在相互作用的力，这个力为相间阻力。相间阻力对于两相界面变形、相态分布、流动压降等有重要影响，进而影响反应堆的热工水力特性。相间阻力特性相关现象的准确模拟需要精确的相间阻力模型。作为两相流动和传热计算过程中基本方程和模型选择的重要依据，相间阻力模型是目前主流热工水力程序(如RELAP5、CATHARE和COBRA-TF等)的基础组成模型。

核反应堆堆芯燃料组件多为复杂棒束结构，作为一种特殊的开式通道，棒束结构与常规闭式通道(如圆管、矩形流道)不同，其中流体具有更强的搅混强度，相界面更易变形，相态分布也更加复杂。主流的系统分析程序主要采用漂移流模型和曳力模型来模拟两相流动中的相间阻力，但大多采用与圆管相同的流型划分方式，难以体现复杂通道内各通道之间的搅浑特性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有核反应堆堆芯燃料组件中棒束通道的相间阻力分析并未考虑棒束通道搅浑效应对于相界面的影响，造成相间阻力的计算不够准确。

本发明目的在于提供一种适用于棒束通道的相间阻力分析方法及装置，本发明开发了一套适用于棒束通道内泡状流、帽状流和环状流下的相间阻力计算分析法，本发明主要基于曳力模型开发，模型中的曳力系数和相界面浓度主要通过半经验-半理论的关系式来封闭。棒束通道的相间阻力计算在形式上与圆管的相间阻力计算模型相同，重点在曳力系数和相界面浓度上考虑了棒束通道内强烈搅浑特性的影响，这也是本专利的核心所在。本发明适用范围更广、预测精度更高的相间阻力模型，以便精确预测反应堆堆芯内复杂的两相流动特性。

本发明通过下述技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种适用于棒束通道的相间阻力分析方法，该方法包括：

根据棒束通道，对所述棒束通道的流型进行判断，获取流型判断结果；

根据所述流型判断结果，针对不同流型采用不同的相间阻力模型进行相间阻力的计算；其中：所述流型判断结果包括泡状流、帽状流和环状流。

工作原理是：基于现有核反应堆堆芯燃料组件中棒束通道的相间阻力分析并未考虑棒束通道搅浑效应对于相界面的影响，造成相间阻力的计算不够准确。

本发明开发了一套适用于棒束通道内泡状流、帽状流和环状流下的相间阻力计算分析法，一方面考虑到对所述棒束通道的流型进行判断，获取流型判断结果，使流型的划分判断更加精准，进而保证后续相应流型的相间阻力计算更加精准。另一方面，本发明主要基于曳力模型开发，模型中的曳力系数和相界面浓度主要通过半经验-半理论的关系式来封闭。棒束通道的相间阻力计算在形式上与圆管的相间阻力计算模型相同，但重点在曳力系数和相界面浓度上考虑了棒束通道内强烈搅浑特性的影响，这也是本专利的核心所在；根据棒束通道结构形式，仅对不同流型下的界面浓度和曳力系数进行修正，确保了不同结构通道内相间阻力模型的一致性；同时通过在曳力系数和相界面浓度上考虑了棒束通道内强烈搅浑特性的影响，使核反应堆堆芯燃料组件中棒束通道的相间阻力计算分析更加精准。