堆芯子通道熱工水力并行計算研究.pdf

1、目前對反應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，這些交混效應是子通道分析的主要關注點，也是子通道分析中最關切的問題。另一方面，鑒于計算機技術及計算流體力學的不斷深入發(fā)展，CFD技術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技術分析帶定位格架燃料棒束間冷卻劑的交混效應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。
　　本文利用 CFD技術，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構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構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。
　　通過考慮子通道間交混效應，并耦合質量、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為研究對象，建立了基于堆芯子通道模型的系統仿真程序，并進行該系統穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)仿真分析工作。程序各參數計算結果符合仿真要求，能夠應用于堆芯熱工水力精細化仿真計算。

4、r>　　然而，由于堆芯結構復雜，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和高速互聯網絡建立機群系統，然后進行反應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堆堆芯熱工水力的并行計算，從而實現反應堆堆芯的高精度仿真模型的快速求解。通過調用單機多核或多機多核進行熱工