堆芯子通道熱工水力并行計算研究.pdf

1、目前對反應(yīng)堆進行精細化熱工水力分析主要采用子通道模型，但是子通道模型中最大的不確定性就是通道之間的相互作用。子通道中冷卻劑相互作用主要有橫向流動、流動散射和流動后掠、湍流交混，這些交混效應(yīng)是子通道分析的主要關(guān)注點，也是子通道分析中最關(guān)切的問題。另一方面，鑒于計算機技術(shù)及計算流體力學(xué)的不斷深入發(fā)展，CFD技術(shù)在堆芯熱工水力計算方面得到快速發(fā)展。近年來對于子通道流場及溫度場的數(shù)值模擬越來越多，然而計算能力的限制使得計算工作只能在有限體積的較

2、為典型的區(qū)域進行，因此本文采用 CFD技術(shù)分析帶定位格架燃料棒束間冷卻劑的交混效應(yīng)和冷卻劑通過棒束后的流動特性，從而為堆芯子通道分析提供理論基礎(chǔ)。
　　本文利用 CFD技術(shù)，以兩個相鄰子通道作為研究對象，采用周期性邊界條件，分析燃料組件中定位格架等幾何結(jié)構(gòu)對棒束子通道相互作用的影響特性及規(guī)律。通過分析燃料棒束中幾何結(jié)構(gòu)對通道中冷卻劑的擾流作用，并與實驗進行對比，驗證計算的可行性，然后對計算結(jié)果進行定量分析，開展擾流作用橫向交混流量

3、的公式擬合研究，從而為堆芯熱工水力子通道模型分析建立理論基礎(chǔ)。
　　通過考慮子通道間交混效應(yīng)，并耦合質(zhì)量、軸向動量和能量守恒方程開發(fā)堆芯熱工水力子通道仿真程序，然后以秦山二期核電機組堆芯作為研究對象，研究了通道劃分方法對堆芯熱工水力計算的影響，同時又以秦山一期主冷卻劑系統(tǒng)為研究對象，建立了基于堆芯子通道模型的系統(tǒng)仿真程序，并進行該系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)仿真分析工作。程序各參數(shù)計算結(jié)果符合仿真要求，能夠應(yīng)用于堆芯熱工水力精細化仿真計算。

4、r>　　然而，由于堆芯結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在以子通道為計算單元時，以至于采用單機單核的串行計算方式無法實現(xiàn)高精度快速建模仿真，因此，并行計算成為目前最為可行的計算方式之一。所以本文探討如何利用消息傳遞模式進行并行編程程序的開發(fā)，首先基于 MPI和高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)建立機群系統(tǒng)，然后進行反應(yīng)堆堆芯熱工水力并行計算平臺方案研究。該平臺主要是通過支撐反應(yīng)堆堆芯熱工水力的并行計算，從而實現(xiàn)反應(yīng)堆堆芯的高精度仿真模型的快速求解。通過調(diào)用單機多核或多機多核進行熱工