[發(fā)明專利]一種鈉冷快堆容器的分區(qū)解耦建模及總體耦合計(jì)算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910609576.0
• 申請日: 2019-07-08
• 公開（公告）號: CN110532586B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸道綱;唐甲璇;張鈺浩;夏子涵;梁江濤;馬翔鳳;豐立
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/08;G06F111/10
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

1.一種鈉冷快堆容器的分區(qū)解耦建模及總體耦合計(jì)算方法，其特征在于，建立三維熱工流體計(jì)算模型，對鈉冷快堆堆容器及堆內(nèi)構(gòu)件的典型工況進(jìn)行計(jì)算，模擬典型工況下堆容器內(nèi)的三維熱工流體瞬態(tài)現(xiàn)象，主要包括：

(1)中國實(shí)驗(yàn)快堆CEFR設(shè)計(jì)運(yùn)行工況及事故工況下的物理進(jìn)程及關(guān)鍵現(xiàn)象分析；

(2)基于關(guān)鍵現(xiàn)象分析,對堆本體結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，從而完成關(guān)鍵設(shè)備與部件的簡化及建模方案，具體包括：主容器、堆內(nèi)支承、壓力管部件、柵板聯(lián)箱、堆芯、堆內(nèi)屏蔽、徑向熱屏蔽、三層水平熱屏蔽、一回路主循環(huán)泵支承及補(bǔ)償器、中間熱交換器支承及補(bǔ)償器、獨(dú)立熱交換器支承及補(bǔ)償器、堆芯熔化收集器、擠鈉器、提升機(jī)通道、旋塞和中心測量柱；

(3)物理建模：熱鈉池、冷鈉池、堆芯熔化收集器、主容器冷卻系統(tǒng)、堆頂氬氣空間及旋塞這些關(guān)鍵部件的分區(qū)解耦建模；

(4)網(wǎng)格劃分及網(wǎng)格無關(guān)性分析：對上述步驟(3)所述的這些關(guān)鍵部件分別進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并生成多套網(wǎng)格，以進(jìn)行無關(guān)性分析；

(5)確定關(guān)鍵邊界條件設(shè)置：入口邊界、出口邊界、熱源、冷源、多孔介質(zhì)參數(shù)；

(6)確定計(jì)算模型及求解方法：湍流模型、收斂格式、差分格式；

(7)穩(wěn)態(tài)計(jì)算方案：熱啟動、冷停堆；

(8)穩(wěn)態(tài)計(jì)算方案校核與修正；

(9)瞬態(tài)計(jì)算方案：正常運(yùn)行、預(yù)計(jì)運(yùn)行事件、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故；

(10)計(jì)算結(jié)果分析與評價(jià)：包括堆容器及堆內(nèi)構(gòu)件的關(guān)鍵部件和堆內(nèi)關(guān)鍵區(qū)域的溫度分布、流速分布、壓力分布的參數(shù)值進(jìn)行分析與評價(jià)；

(11)驗(yàn)證校核計(jì)算：采用上述網(wǎng)格、模型完成對所有工況的計(jì)算驗(yàn)證。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種鈉冷快堆容器的分區(qū)解耦建模及總體耦合計(jì)算方法，其特征在于，所述物理建模包括：

①熱鈉池：熱池模型中，對中間熱交換器、泵以及獨(dú)立熱交換器的一些精細(xì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，對生物屏蔽柱、換料區(qū)屏蔽區(qū)、中間熱交換器(IHX)采用多孔介質(zhì)模擬；

②冷鈉池：冷鈉池幾何模型整體分為上下兩個(gè)區(qū)域，中間被隔板隔開，冷池內(nèi)分布有其支撐作用的16塊肋板，

③堆芯及柵板聯(lián)箱：堆芯作為熱池的入口邊界，簡化為一個(gè)由活性區(qū)和非活性區(qū)組成的圓柱體，柵板聯(lián)箱區(qū)域，僅起到流量分配的作用，將該區(qū)域簡化為多孔介質(zhì)；

④堆芯熔化收集器：堆芯熔化收集器與實(shí)際保持一致，其尺寸與堆原形部件一致，無簡化；

⑤主容器冷卻系統(tǒng)：主容器是一個(gè)焊接成的圓筒形容器，由底封頭、支承環(huán)、支承筒、筒體、錐頂蓋和支承頸構(gòu)成，主容器筒體下部通過支承環(huán)與底封頭連接，上部和錐頂蓋連接，支承環(huán)有四個(gè)接口，分別與堆內(nèi)支承、主容器支承筒、底封頭及主容器的筒體焊接；

⑥堆頂氬氣空間及旋塞：對鈉液面以上氬氣空間，兩臺主泵，四臺獨(dú)立熱交換器和四臺中間熱交換器，提升機(jī)凸臺，生物屏蔽柱以及大中小旋塞進(jìn)行幾何建模；忽略了泵、中間熱交換器和獨(dú)立熱交換器的內(nèi)部具體結(jié)構(gòu)；略去了細(xì)小孔。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種鈉冷快堆容器的分區(qū)解耦建模及總體耦合計(jì)算方法，其特征在于，所述網(wǎng)格劃分網(wǎng)格無關(guān)性分析：由于堆本體結(jié)構(gòu)龐大，堆內(nèi)構(gòu)件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故而在進(jìn)行建模、網(wǎng)格劃分的時(shí)候，對整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了拆分，采用模塊化建模的方式，在考慮兼顧整體網(wǎng)格質(zhì)量和保證計(jì)算精度的情況下，總共將堆本體冷、熱鈉池部分拆分為熱池、堆芯、冷池、主容器和底封頭幾部分；建模過程中對各部分進(jìn)行了簡化，再根據(jù)不同部分的特點(diǎn)，選取結(jié)構(gòu)網(wǎng)格或者非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格進(jìn)行網(wǎng)格劃分，分別生成多套網(wǎng)格，以進(jìn)行無關(guān)性分析。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種鈉冷快堆容器的分區(qū)解耦建模及總體耦合計(jì)算方法，其特征在于，所述確定計(jì)算模型及求解方法，湍流模型選取標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型、求解采用SIMPLE算法、離散方法采用二階迎風(fēng)，收斂度按所需精確度，穩(wěn)態(tài)計(jì)算收斂目標(biāo)擬設(shè)定為1e^-6，瞬態(tài)計(jì)算收斂目標(biāo)擬設(shè)置為1e^-5，從而獲得準(zhǔn)確的計(jì)算求解結(jié)果。