堆芯子通道熱工水力并行計(jì)算研究.pdf

1、目前對(duì)反應(yīng)堆進(jìn)行精細(xì)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(dòng)、流動(dòng)散射和流動(dòng)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(diǎn)，也是子通道分析中最關(guān)切的問題。另一方面，鑒于計(jì)算機(jī)技術(shù)及計(jì)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(jì)算方面得到快速發(fā)展。近年來對(duì)于子通道流場(chǎng)及溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬越來越多，然而計(jì)算能力的限制使得計(jì)算工作只能在有限體積的較

2、為典型的區(qū)域進(jìn)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(dòng)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(gè)相鄰子通道作為研究對(duì)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(duì)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(duì)通道中冷卻劑的擾流作用，并與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證計(jì)算的可行性，然后對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)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(dòng)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(jī)組堆芯作為研究對(duì)象，研究了通道劃分方法對(duì)堆芯熱工水力計(jì)算的影響，同時(shí)又以秦山一期主冷卻劑系統(tǒng)為研究對(duì)象，建立了基于堆芯子通道模型的系統(tǒng)仿真程序，并進(jìn)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(jì)算結(jié)果符合仿真要求，能夠應(yīng)用于堆芯熱工水力精細(xì)化仿真計(jì)算。

4、r>　　然而，由于堆芯結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在以子通道為計(jì)算單元時(shí)，以至于采用單機(jī)單核的串行計(jì)算方式無法實(shí)現(xiàn)高精度快速建模仿真，因此，并行計(jì)算成為目前最為可行的計(jì)算方式之一。所以本文探討如何利用消息傳遞模式進(jìn)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(jī)群系統(tǒng)，然后進(jìn)行反應(yīng)堆堆芯熱工水力并行計(jì)算平臺(tái)方案研究。該平臺(tái)主要是通過支撐反應(yīng)堆堆芯熱工水力的并行計(jì)算，從而實(shí)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(jī)多核或多機(jī)多核進(jìn)行熱工