作溫度和中子通量,為核反應(yīng)堆中影響核電廠安全和經(jīng)濟性的關(guān)鍵參數(shù),其變化會直接影響到整個核電廠運行的安全性和經(jīng)濟性。因此,如何能夠更加準確、快速的得到核反應(yīng)堆內(nèi)部的溫度和中子通量便成為科研工作者的一個重要研究方向。本論文提出一種數(shù)值計算方法,即半邊界方法,并應(yīng)用此種方法模擬溫度場和中子分布。相比于傳統(tǒng)數(shù)值計算方法,例如有限差分方法、有限體積方法和有限元方法,這種方法具有較高的準確性;并且其計算速度快,內(nèi)存占用少,尤其是對于需要進行大量網(wǎng)格劃分的核電廠部件來說,半邊界方法可以顯著縮短計算時間。半邊界方法實現(xiàn)數(shù)值模擬的過程,首先需要對整個模型進行離散,然后再通過物理關(guān)系建立相鄰兩點之間的關(guān)系,之后通過遞推方法得到模型內(nèi)任意一點與邊界點之間的關(guān)系,最后代入邊界條件和物理參數(shù),從而計算出整個模型上的溫度分布情況。在對半邊界方法的基本方程進行推導(dǎo)后,為了驗證半邊界方法的計算精度與計算效率,本文首先應(yīng)用半邊界方法計算了在不同邊界條件下、不同網(wǎng)格數(shù)量情況下的溫度分布和中子通量分布情況,通過對比數(shù)值計算結(jié)果與理論計算結(jié)果驗證半邊界方法的精確性。之后通過與傳統(tǒng)的有限體積方法進行對比,來驗證半邊界方法的計算效率。最后為了更好地驗證半邊界方法在核電廠核熱問題中的計算精度與計算效率,本文利用半邊界方法計算了核反應(yīng)堆壓力容器和核反應(yīng)堆燃料棒在不同邊界條件下的穩(wěn)態(tài)與非穩(wěn)態(tài)情況下的溫度分布情況,并與已有結(jié)果進行對比。結(jié)果發(fā)現(xiàn)半邊界方法擁有較好的計算精度和計算效率。除此之外本文還分析了在不同燃料棒模型和不同燃耗情況下的核反應(yīng)堆燃料棒的溫度分布情況,并模擬了在發(fā)生嚴重的RIA(反應(yīng)性事故)和LOCA(失水事故)事故中,核反應(yīng)堆燃料棒的熔化過程,并在最后將半邊界方法應(yīng)用于核熱耦合問題當中。由此證明,本論文中提出的半邊界方法可以很好的模擬核電廠中出現(xiàn)的核熱問題并具有較好的計算精度與計算效率。
【學(xué)位單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM623
【部分圖文】：

Ｆｉｇ．?２－１?Ｔｈｅ?ｄｉｓｃｒｅｔｅ?ｍｏｄｅｌ?ｉｎ?１?Ｄ?ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ?Ｃａｒｔｅｓｉａｎ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ??為了進一步對導(dǎo)熱問題進行求導(dǎo)，需要對該一維模型進行空間和時間上離散。??圖２－１為一維直角坐標系下在空間上的離散模型示意圖。將整個一維模型在一維??上分成了份共《個節(jié)點。接下來需要在時間上也對整個非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程進行??離散，其中任一時間為嚴下一個時間節(jié)點為／ｍ＋１）。代入公式（２－２），并使其在相??鄰空間節(jié)點／到（／＋１）之間和相鄰時間嚴到＃＋１）進行積分得到如下公式：??＼ｌ?＇ｐ（Ｔ，ｘ）Ｃ（Ｔ，ｘ）?—?ｄｔｄｘ＝?ｆ（ｉ＋，）?—ｄｔｄｘ?＋?ｆＸ（，＋１）?ｆ＇?＇ｓ（ｘ，ｆ）ｄｔｄｘ??ｄｔ?＂Ｕ?Ｓｃ?Ｊ／ｎ，?（２＿７）??ｒｘ（ｉ＋ｉ）?ｄＴ?ｒ＾ｉ＋ｉ）?Ｖ??Ｉ?——ａｘ?＝??ａｘ??？Ｕ?ｄｘ?ｋ｛Ｔ，?ｘ）??其中＇?為節(jié)點ｚ？所對應(yīng)的空間位置。對公式（２－７）在鄰空間節(jié)點ｚ？到（ｆ＋１）之間??和相鄰時間嚴到進行積分求解。對Ｔ和Ｆ在空間上求解積分時有，??ｐ，＋＇）＾Ｚ＾?＝?７＾?￥，＝?ｆ?—Ｋ。其中，７］為在節(jié)點／處的溫度值，??Ｊｘ＞?ｄｘ?Ｊｊｃ＞?ｄｘ??Ｒ為在節(jié)點／處的熱流量值??而對ｒ和ｆ在時間上進行積分求解時需要一個合理的溫度平均值和熱流密??度平均值，此處假設(shè)〒?＝?＾（ｍ＋１）?＋?（ｌ－外廠，Ｐ?＝，（ｍ＋１）?＋?（１－的Ｆ％其中ｒ，ｆ??分別為溫度和熱流密度在時間ｗ和ｗ＋ｉ之間的平均值

Ａ－ｌ?ｋ＝＼??通過公式（２－１６）可以得到如圖２－１上任意一點與邊界點的關(guān)系�？梢钥闯觯�??假設(shè)具有最左側(cè)及節(jié)點１處的溫度值和熱流量，并且己知前一時刻整個計算模型??的溫度分布情況時，可以通過公式（２－１５）求出相鄰節(jié)點２處的溫度值和熱流量值，??再通過公式（２－１５）就可以得到節(jié)點３處的溫度值和熱流量值，依次遞推，可以得??到節(jié)點３、４．．．Ｎ處的溫度值和熱流量值，由此得到整個計算模型上的溫度分布??情況，同時得到了整個計算模型的熱流量分布情況。??除此之外，在實際工程應(yīng)用當中，并不需要整個模型的溫度分布情況，如果??僅僅關(guān)心在設(shè)備的某個位置處的溫度分布情況，此時，可以直接利用公式（２－１７）??對此處的溫度分布情況進行計算

Ｆｉｇ．?２－６?Ｔｈｅ?ｄｉｓｃｒｅｔｅ?ｍｏｄｅｌ?ｉｎ?２?Ｄ?ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ?Ｃａｒｔｅｓｉａｎ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ??在本章節(jié)中，主要求解半邊界方法在二維直角坐標系下的穩(wěn)態(tài)無熱源導(dǎo)熱問??題。圖２－６為半邊界方法在二維直角坐標系下的離散模型示意圖。由于是穩(wěn)態(tài)無??熱源問題，因此／？“，：＾，：〇〇７（＞：，＿＞；，：〇＾＾＝０，熱源＿？〇，，〇＝０。二維導(dǎo)熱能量守??ｄｔ??恒方程下的公式如下所示：??Ｉ－?（＾（ｘ，?ｙ，Ｔ）＾）?＋?＾－（Ｍｘ，ｙ，Ｔ）＾）?＝?０?（２－４３）??ｏｘ?ｏｘ?ｏｙ?ｏｙ??通過假設(shè)ｒ?＝?Ａ（ｘ，?ｙ，?和＝?／ｔ（ｘ，＿ｙ，；Ｔ）Ｓ來將公式（２－４３）中的微分方程??ｄｘ?ｄｙ??的階數(shù)進行降階，從二階微分方程降為一階微分方程組，因此公式（２－４３）被轉(zhuǎn)化??為：??ｆ?ｄＶ?ｄＷ?ｎ??——＋——＝０??ｄｘ?ｄｙ??＜?Ｖ?＝?ｋ（ｘ，ｙ，Ｔ）—?（２－４４）??ｄｘ??Ｗ?＝?ｋ（ｘ，ｙ，Ｔ）＾－??與一維直角坐標系下的導(dǎo)熱問題相似，需要將公式（２－４４）在空間上進行積分。??在ｘ方向上相鄰節(jié)點Ｘｉ和；）ｑｉ＋ｉ）
【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前19條

1 吳約,王左輝,王有成;全特解場邊界點法[J];安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);1998年02期

2 周建軍;處理不規(guī)則邊界的邊界對稱點法[J];水利學(xué)報;1988年07期

3 張炳軍,周克定;任意平面三角形自動剖分新方法[J];大電機技術(shù);1988年04期

4 郭業(yè)婭;;寶石軸承圖象邊界的自動檢測[J];西安石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1988年03期

5 姚振漢,鐘曉光;邊界元法中邊界變量的確定與誤差直觀度量[J];華中理工大學(xué)學(xué)報;1989年06期

6 苗雨;孫恬粲;鄭俊杰;;新型快速多極雜交邊界點法在復(fù)合材料熱傳導(dǎo)中的應(yīng)用[J];計算物理;2014年03期

7 苗雨;晏飛;王元漢;;奇異雜交邊界點方法求解泊松方程[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2008年06期

8 王秀峰,劉釗,陳心昭;邊界點方法誤差分析[J];黑龍江科技學(xué)院學(xué)報;2001年04期

9 劉釗,王秀峰,陳心昭;邊界點法計算振動聲輻射的誤差研究[J];聲學(xué)技術(shù);2003年02期

10 牛忠榮,王秀喜,周煥林;邊界元法計算近邊界點參量的一個通用算法[J];力學(xué)學(xué)報;2001年02期

11 嚴更;;邊界點元及其應(yīng)用[J];工程力學(xué);1991年01期

12 王樂;;論社會教育的邊界意識[J];南京社會科學(xué);2019年05期

13 劉浩;李冬;于振國;姜旭;;基于深度圖像的點云邊界點提取[J];水利與建筑工程學(xué)報;2013年03期

14 邱澤陽,宋曉宇,張樹生,張定華,楊海成;一種新的散亂數(shù)據(jù)邊界點提取方法[J];機械科學(xué)與技術(shù);2004年09期

15 吳廣成;;容易被忽視的“邊界點”[J];中學(xué)生數(shù)理化(七年級數(shù)學(xué))(配合人教社教材);2011年05期

16 楊興強;張彩明;劉毅;;體數(shù)據(jù)中邊界點計算的新方法[J];計算機研究與發(fā)展;2007年07期

17 岳峰;邱保志;;噪聲數(shù)據(jù)集上的邊界點檢測算法[J];計算機工程;2007年19期

18 苗雨;晏飛;鄭偉峰;;奇異雜交邊界點法求解扭轉(zhuǎn)問題[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(城市科學(xué)版);2007年03期

19 王洪濤,姚振漢,岑松;二維彈性靜力學(xué)的奇異雜交邊界點法[J];燕山大學(xué)學(xué)報;2004年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前7條

1 湯建楠;一種邊界型方法在核熱計算中的應(yīng)用研究[D];華北電力大學(xué)(北京);2019年

2 苗雨;奇異雜交邊界點法理論研究及應(yīng)用[D];華中科技大學(xué);2005年

3 司馬玉洲;基于雙互易法的雜交邊界點法及其應(yīng)用研究[D];華中科技大學(xué);2009年

4 王橋;快速多極雜交邊界點法理論及在結(jié)構(gòu)工程復(fù)合材料中的應(yīng)用[D];華中科技大學(xué);2013年

5 譚飛;雜交邊界點法理論及其在薄板問題中的應(yīng)用[D];華中科技大學(xué);2011年

6 晏飛;雙重互易雜交邊界點法理論及其應(yīng)用研究[D];華中科技大學(xué);2008年

7 王秀峰;機器輻射聲場分析的新型計算方法研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2001年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 丁建峰;基于邊界點優(yōu)化和多步路徑規(guī)劃的移動機器人室內(nèi)未知環(huán)境自主探索策略研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2019年

2 范靜雅;農(nóng)村小學(xué)家校合作的責(zé)任邊界研究[D];東北師范大學(xué);2019年

3 趙東旭;基于比例邊界有限元法的分區(qū)非均勻地基邊界剛度計算模型研究[D];大連理工大學(xué);2018年

4 李冰;承壓穩(wěn)定井流的邊界無單元分析[D];遼寧師范大學(xué);2017年

5 岳峰;聚類的邊界點檢測算法研究[D];鄭州大學(xué);2007年

6 曹曉鋒;面向維度的高維聚類邊界檢測技術(shù)研究[D];鄭州大學(xué);2017年

7 韓瓊;基于邊界度模型的聚類技術(shù)研究[D];鄭州大學(xué);2017年

8 鄭洪燕;基本解方法和邊界點方法在Signorini問題中的應(yīng)用[D];重慶師范大學(xué);2016年

9 劉杰;點云邊界點提取算法及其在散點式幾何圖案矢量化方法中的應(yīng)用[D];江南大學(xué);2013年

10 李興國;基于滑動Kriging插值的邊界點法研究[D];太原科技大學(xué);2011年

本文編號：2894756