[發明專利]一種反應堆堆芯熱工水力多尺度耦合計算的數據重構方法

有效

• 申請號: 201810820491.2
• 申請日: 2018-07-24
• 公開（公告）號: CN109299494B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 陳廣亮;田兆斐;張志儉;李磊
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14;G06F119/08
• 代理公司: 北京博爾赫知識產權代理事務所(普通合伙) 16045
• 代理人: 于武江

本發明屬于核反應堆領域，具體涉及一種反應堆堆芯熱工水力多尺度耦合計算的數據重構方法。本發明在熱工水力多尺度程序耦合界面上建立不同尺度熱工水力程序間的網格映射；在熱工水力多尺度程序耦合界面上完成小尺度熱工水力程序數據的界面積分重構與傳遞；在熱工水力多尺度程序耦合界面上完成大尺度熱工水力程序數據的界面分布重構與傳遞。本發明支持堆芯熱工水力多尺度程序耦合計算中耦合界面上相異形狀、布置方式、尺寸、數量的網格間進行數據傳遞。

技術領域

本發明屬于核反應堆領域，具體涉及一種反應堆堆芯熱工水力多尺度耦合計算的數據重構方法。

背景技術

核電站的安全性與經濟性受核反應堆堆芯熱工水力狀態預測技術水平的影響。反應堆堆芯精細化熱工水力計算流體動力學(CFD)程序能夠在細致空間尺度上模擬堆芯的傳熱與流動。這種仿真有利于縮小安全裕量，支持電站功率的提升及燃料周期的延長，保證電站的安全性，提升電站的經濟性。

然而反應堆內部結構與流動過程復雜，堆芯熱工水力CFD分析的網格量巨大，需要巨量的硬件計算資源與計算時間，很難在工程上進行堆芯狀態的快速計算分析。且堆芯傳熱與流動準確的CFD計算分析，需要設置準確的計算域邊界條件。

堆芯子通道分析程序，以堆芯冷卻劑通道、單燃料組件、多燃料組件等堆芯大區域作為建模對象，并且通過使用傳熱系數、流動阻力系統、橫流與湍流交混計算模型等進行傳熱方程與流動方程的計算。針對同樣的堆芯區域，子通道分析所用網格量遠少于CFD分析所用網格量，容易進行堆芯熱工水力性能分析的工程化應用。但子通道程序分析的精細度程度不如CFD分析，不能分析堆芯柵元尺度區域內的流場分布信息，且計算分析依賴于傳熱與流動模型系數的經驗關聯式。

針對堆芯大范圍區域對象開展堆芯子通道程序計算分析，針對堆芯局部重要區域對象開展堆芯CFD程序計算分析，在兩類計算分析區域的交界面進行兩類程序的數據傳遞，實現堆芯熱工水力狀態的多尺度耦合計算分析，有利于既保證堆芯熱工水力分析的計算效率，又有利于反映堆芯重要區域的熱工水力狀態。然而，堆芯子通道程序與堆芯CFD程序的網格尺度差距顯著，在耦合界面上兩類程序的網格形式、布置方式、尺寸、數量存在顯著差異。

為實現兩類程序在耦合界面上進行高質量的數據傳遞，發明了堆芯熱工水力不同尺度程序耦合計算的耦合界面上數據重構技術。

發明內容

本發明的目的在于提供一種有利于綜合確保堆芯熱工水力狀態預測精度與效率的堆芯熱工水力多尺度耦合計算中耦合界面上的數據重構方法，該方法支持堆芯熱工水力多尺度程序耦合計算中耦合界面上相異形狀、布置方式、尺寸、數量的網格間的數據傳遞。

本發明的目的是這樣實現的：

一種反應堆堆芯熱工水力多尺度耦合計算的數據重構方法，所述的方法包括如下步驟，

步驟1.建立大尺度熱工水力程序的網格索引，在耦合界面上，為大尺度熱工水力分析程序，即程序B的所有耦合界面上的網格，建立索引編號IndexB_i；

步驟2.以大尺度熱工水力程序的網格界限對小尺度熱工水力程序的網格進行分區，在耦合界面上，以程序B的網格邊界作為多尺度耦合仿真網格映射界限，對小尺度熱工水力程序，即程序A的網格進行分區；

步驟3.為小尺度熱工水力程序建立網格群及網格群索引，在耦合界面上，將程序A同一分區內的所有網格劃分為同一網格群，對于分區邊界附近同處于多個分區的網格，將該類網格劃分到其界面網格中心所對應的網格群，然后為程序A的每個網格群建立索引編號IndexA_i；

步驟4.建立大尺度熱工水力程序網格與小尺度熱工水力程序網格群的一一映射，按空間位置，將耦合界面上程序B的網格與程序A的網格群相映射，完成兩程序網格索引編號的對應，使一個程序A的網格僅與一個程序B的網格相映射，而一個程序B的網格僅與一個程序A的網格群相映射；