基于臨界/次臨界點堆中子動力學(xué)模型、燃料棒傳熱模型、熱交換器和多孔介質(zhì)等輔助熱工水力模型,采用顯式迭代和動態(tài)鏈接庫技術(shù)（DLL）,利用商用計算流體力學(xué)（CFD）程序FLUENT的用戶自定義函數(shù)（UDF）實現(xiàn)中子動力學(xué)、燃料棒熱傳導(dǎo)等和快堆堆池冷卻劑流動換熱的耦合計算,開發(fā)池式快堆多物理耦合計算程序CFD/PF。采用CFD/PF開展小型自然循環(huán)鉛鉍快堆SNCLFR-10無保護超功率事故（UTOP）模擬,并與國際知名快堆多物理耦合分析程序SIMMR-Ⅲ的計算結(jié)果開展Code-to-Code對比分析。研究結(jié)果表明:CFD/PF與SIMMER-Ⅲ的分析結(jié)果吻合良好,耦合程序的開發(fā)取得了初步成功,可用于分析池式快堆堆池內(nèi)的復(fù)雜三維流動和換熱現(xiàn)象。 

【文章來源】：核動力工程. 2020,41(06)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

燃料棒徑向和軸向網(wǎng)格

趙鵬程等：基于CFD的池式快堆多物理耦合分析方法研究41圖2CFD/PF耦合方法Fig.2Multi-PhysicalCouplingMethodofCFD/PF對于堆芯區(qū)域的模擬，根據(jù)流通面積將堆芯徑向各層等效為同心向外疊加的環(huán)形燃料組件，對于每個組件區(qū)域根據(jù)網(wǎng)格敏感性分析結(jié)果劃分相應(yīng)的網(wǎng)格單元。為準確模擬堆芯徑向和軸向功率分布不均對各區(qū)域流動換熱分析帶來的影響，構(gòu)建如下關(guān)系式：zoneavgzoneFPPDVW（30）式中，zoneP為特定區(qū)域（Zone）的總功率；avgPD為堆芯的平均體積釋熱率；zoneV特定區(qū)域（Zone）的體積；FW為功率分布形狀的權(quán)重函數(shù)矩陣，直接嵌入CFD程序的UDF中，可根據(jù)網(wǎng)格敏感性分析結(jié)果動態(tài)調(diào)整矩陣維度。根據(jù)上述構(gòu)建的耦合分析方法和所建立的臨界/次臨界點堆中子動力學(xué)模型、燃料棒傳熱模型及輔助模型，依托商用CFD程序FLUETN的UDF平臺，采用顯式迭代和DLL技術(shù)開發(fā)適用于池式快堆熱工安全分析的多物理耦合程序CFD/PF。所開發(fā)的各熱工水力模型均采用標準C語言編譯成DLL文件，通過UDF集成進FLUENT程序中，供程序動態(tài)調(diào)用。CFD/PF的耦合計算流程如圖3所示。3耦合程序驗證3.1驗證對象簡介選取中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)設(shè)計的熱功率10MW多功能模塊化自然循環(huán)鉛鉍快堆SNCLFR-10為驗證分析對象，分別開展SNCLFR-10穩(wěn)態(tài)額定工況和無保護超功率工況（UTOP）驗證計算。SNCLFR-10是中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)設(shè)計的多功能模塊化小型自然循環(huán)鉛鉍快堆，該堆采用富集度為19.75%的UO2，堆芯由74個燃料組件、8個控制組件、68個反射層組件和48個屏蔽組件組成。堆芯冷卻劑進出口溫度分別為260℃和390℃，堆芯換料周期為10a，可用于深海、極地和偏遠島嶼等遠距離無人值守極端環(huán)境下的能源供給。表1給出了SNCL

象簡介選取中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)設(shè)計的熱功率10MW多功能模塊化自然循環(huán)鉛鉍快堆SNCLFR-10為驗證分析對象，分別開展SNCLFR-10穩(wěn)態(tài)額定工況和無保護超功率工況（UTOP）驗證計算。SNCLFR-10是中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)設(shè)計的多功能模塊化小型自然循環(huán)鉛鉍快堆，該堆采用富集度為19.75%的UO2，堆芯由74個燃料組件、8個控制組件、68個反射層組件和48個屏蔽組件組成。堆芯冷卻劑進出口溫度分別為260℃和390℃，堆芯換料周期為10a，可用于深海、極地和偏遠島嶼等遠距離無人值守極端環(huán)境下的能源供給。表1給出了SNCLFR-10的圖3CFD/PF的耦合計算流程Fig.3CouplingCalculationProcessofCFD/PF


本文編號：3241175