為優(yōu)化反應(yīng)堆堆芯設(shè)計,確保堆芯的安全與經(jīng)濟(jì)性,需深刻認(rèn)知堆芯熱工水力機(jī)理,揭示其規(guī)律,實現(xiàn)堆芯的有效冷卻,實現(xiàn)堆芯的功率提升與壽期延長。目前反應(yīng)堆堆芯設(shè)計采用的是系統(tǒng)程序、子通道程序等宏觀大尺度程序,程序模型空間分辨率低,建模依賴實驗關(guān)聯(lián)式、半經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式、大安全裕量的保守性假設(shè),難以確定不同工況下堆芯內(nèi)燃料格架、攪混翼等特征結(jié)構(gòu)影響下的堆芯單相、兩相、旋流、湍流、流動交混、流速梯度、溫度梯度等熱工水力狀態(tài)與規(guī)律。需通過小尺度計算獲得堆芯特征結(jié)構(gòu)附近的流速、壓力、溫度等參數(shù)分布,以用于熱工水力分析,并為中子物理、化學(xué)沉積與腐蝕、輻照損傷、流致振動等堆芯多物理過程分析提供詳細(xì)的熱工水力數(shù)據(jù),從而深刻認(rèn)知反應(yīng)堆全壽命周期內(nèi)的堆芯性能狀態(tài)。能夠捕捉堆芯小尺度幾何、流動、傳熱特征的計算流體動力學(xué)（CFD）分析技術(shù)可以彌補(bǔ)大尺度熱工水力分析的不足,但該技術(shù)在堆芯性能分析中存在網(wǎng)格分辨率要求高、網(wǎng)格數(shù)量大、計算時間長、多尺度多物理場邊界影響顯著等技術(shù)難題。為此,本文通過PWR堆芯熱工水力特征的分析與利用、CFD分析規(guī)律的探索與應(yīng)用,開展了堆芯CFD分析的適用性與效率研究,堆芯CFD分析實驗驗證方案的... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：133 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景與意義
    1.2 PWR堆芯性能CFD分析研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究趨勢與現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究趨勢與現(xiàn)狀
        1.2.3 堆芯CFD分析的技術(shù)難點與不足
    1.3 本文研究目標(biāo)與方案
        1.3.1 堆芯CFD分析的適用性與效率研究
        1.3.2 堆芯CFD分析的實驗方案優(yōu)化研究
        1.3.3 堆芯CFD分析的高尺度熱工水力應(yīng)用研究
        1.3.4 堆芯CFD程序與其它物理場耦合計算技術(shù)研究
第2章 堆芯CFD分析的適用性與效率研究
    2.1 堆芯特征結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格分辨率方案
        2.1.1 網(wǎng)格空間分辨率研究方案
        2.1.2 光棒區(qū)網(wǎng)格分辨率研究
        2.1.3 復(fù)雜結(jié)構(gòu)區(qū)網(wǎng)格分辨率研究
        2.1.4 網(wǎng)格空間分辨率適用性驗證
    2.2 計算效率的量化評估方案研究
        2.2.1 堆芯CFD計算規(guī)律研究
        2.2.2 基于量化評估的CFD計算效率分析
        2.2.3 量化評估指標(biāo)的等效轉(zhuǎn)換
        2.2.4 量化評估在堆芯CFD分析中的應(yīng)用方案
    2.3 湍流模型應(yīng)用方案研究
        2.3.1 堆芯分段CFD分析方案研究
        2.3.2 湍流模型應(yīng)用研究
        2.3.3 PWR堆芯湍流特征研究
        2.3.4 基于堆芯流動特點的MRANS計算方案
    2.4 堆芯CFD計算的簡化方案研究
        2.4.1 格架內(nèi)冷卻劑流動特性分析
        2.4.2 SSSM方案設(shè)計與準(zhǔn)確性分析
        2.4.3 復(fù)雜熱工水力條件下SSSM方案適用性分析
        2.4.4 SSSM方案的效率分析
    2.5 本章小節(jié)
第3章 基準(zhǔn)實驗方案的CFD分析研究
    3.1 流域邊界對流動特性的影響及規(guī)律
        3.1.1 定位格架及攪混翼區(qū)域T-H規(guī)律分析
        3.1.2 攪混翼下游流域T-H規(guī)律分析
    3.2 流域范圍對流動特性的影響及規(guī)律
        3.2.1 流域范圍對熱工水力的影響分析
        3.2.2 流域范圍作用機(jī)理分析
        3.2.3 流域范圍適用性分析
    3.3 旁通流域?qū)α鲃犹匦缘挠绊懛治?br>    3.4 本章小節(jié)
第4章 堆芯高尺度T-H模型的CFD分析研究
    4.1 堆芯高尺度T-H分析的重要性
        4.1.1 堆芯分布并行計算的實現(xiàn)
        4.1.2 堆芯分布并行計算優(yōu)勢分析
    4.2 多尺度熱工水力分析模型
        4.2.1 子通道分析模型介紹
        4.2.2 CFD分析模型及優(yōu)勢介紹
    4.3 大流域子通道間橫流交混狀態(tài)研究
        4.3.1 組件內(nèi)相鄰區(qū)域間交混狀態(tài)分析
        4.3.2 相鄰組件間交混狀態(tài)分析
        4.3.3 交混狀態(tài)的計算分析
        4.3.4 交混狀態(tài)的圖示分析
    4.4 子通道程序橫流求解模型研究
        4.4.1 橫流空間加速度項分析
        4.4.2 壓降橫向梯度分析
        4.4.3 橫流阻力分析
    4.5 子通道間橫流交混機(jī)理研究
        4.5.1 橫流阻力特征分析
        4.5.2 流線特征分析
        4.5.3 子通道橫流求解優(yōu)化策略
    4.6 本章小結(jié)
第5章 CFD程序的耦合計算技術(shù)研究
    5.1 精細(xì)化物理場耦合技術(shù)方案研究
        5.1.1 精細(xì)化物理場耦合計算難點分析
        5.1.2 網(wǎng)格映射及數(shù)據(jù)傳遞方案
    5.2 精細(xì)化物理場間耦合計算的實現(xiàn)
        5.2.1 映射與數(shù)據(jù)傳遞的實現(xiàn)
        5.2.2 程序的并行化與模塊設(shè)計
        5.2.3 耦合計算的實現(xiàn)
    5.3 精細(xì)化耦合計算精度研究
        5.3.1 網(wǎng)格劃分對耦合計算的影響
        5.3.2 網(wǎng)格映射對耦合計算的影響
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果
致謝
附錄A


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3199403