[發明專利]一種鈉冷快堆容器的分區解耦建模及總體耦合計算方法

有效

• 申請號: 201910609576.0
• 申請日: 2019-07-08
• 公開（公告）號: CN110532586B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）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）人: 華北電力大學
• 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權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

1.一種鈉冷快堆容器的分區解耦建模及總體耦合計算方法，其特征在于，建立三維熱工流體計算模型，對鈉冷快堆堆容器及堆內構件的典型工況進行計算，模擬典型工況下堆容器內的三維熱工流體瞬態現象，主要包括：

(1)中國實驗快堆CEFR設計運行工況及事故工況下的物理進程及關鍵現象分析；

(2)基于關鍵現象分析,對堆本體結構進行簡化，從而完成關鍵設備與部件的簡化及建模方案，具體包括：主容器、堆內支承、壓力管部件、柵板聯箱、堆芯、堆內屏蔽、徑向熱屏蔽、三層水平熱屏蔽、一回路主循環泵支承及補償器、中間熱交換器支承及補償器、獨立熱交換器支承及補償器、堆芯熔化收集器、擠鈉器、提升機通道、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、堆頂氬氣空間及旋塞這些關鍵部件的分區解耦建模；

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

(5)確定關鍵邊界條件設置：入口邊界、出口邊界、熱源、冷源、多孔介質參數；

(6)確定計算模型及求解方法：湍流模型、收斂格式、差分格式；

(7)穩態計算方案：熱啟動、冷停堆；

(8)穩態計算方案校核與修正；

(9)瞬態計算方案：正常運行、預計運行事件、設計基準事故；

(10)計算結果分析與評價：包括堆容器及堆內構件的關鍵部件和堆內關鍵區域的溫度分布、流速分布、壓力分布的參數值進行分析與評價；

(11)驗證校核計算：采用上述網格、模型完成對所有工況的計算驗證。

2.根據權利要求1所述一種鈉冷快堆容器的分區解耦建模及總體耦合計算方法，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、泵以及獨立熱交換器的一些精細的結構進行簡化，對生物屏蔽柱、換料區屏蔽區、中間熱交換器(IHX)采用多孔介質模擬；

②冷鈉池：冷鈉池幾何模型整體分為上下兩個區域，中間被隔板隔開，冷池內分布有其支撐作用的16塊肋板，

③堆芯及柵板聯箱：堆芯作為熱池的入口邊界，簡化為一個由活性區和非活性區組成的圓柱體，柵板聯箱區域，僅起到流量分配的作用，將該區域簡化為多孔介質；

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

⑤主容器冷卻系統：主容器是一個焊接成的圓筒形容器，由底封頭、支承環、支承筒、筒體、錐頂蓋和支承頸構成，主容器筒體下部通過支承環與底封頭連接，上部和錐頂蓋連接，支承環有四個接口，分別與堆內支承、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，四臺獨立熱交換器和四臺中間熱交換器，提升機凸臺，生物屏蔽柱以及大中小旋塞進行幾何建模；忽略了泵、中間熱交換器和獨立熱交換器的內部具體結構；略去了細小孔。

3.根據權利要求1所述一種鈉冷快堆容器的分區解耦建模及總體耦合計算方法，其特征在于，所述網格劃分網格無關性分析：由于堆本體結構龐大，堆內構件結構復雜，故而在進行建模、網格劃分的時候，對整個結構進行了拆分，采用模塊化建模的方式，在考慮兼顧整體網格質量和保證計算精度的情況下，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行了簡化，再根據不同部分的特點，選取結構網格或者非結構網格進行網格劃分，分別生成多套網格，以進行無關性分析。

4.根據權利要求1所述一種鈉冷快堆容器的分區解耦建模及總體耦合計算方法，其特征在于，所述確定計算模型及求解方法，湍流模型選取標準k-ε模型、求解采用SIMPLE算法、離散方法采用二階迎風，收斂度按所需精確度，穩態計算收斂目標擬設定為1e^-6，瞬態計算收斂目標擬設置為1e^-5，從而獲得準確的計算求解結果。