[發明專利]一種反應堆堆芯組件流域流場順次重構的CFD加速計算方法

在審

• 申請號: 202110433778.1
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113177371A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 陳廣亮;錢浩;李磊;張志儉;田兆斐
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京晉德允升知識產權代理有限公司 11623
• 代理人: 王戈

本發明公開一種反應堆堆芯組件流域流場順次重構的CFD加速計算方法，包括：按組件域入口流體流量大小對待計算流場數據的n個組件域進行排序；對第一個組件域進行計算流體動力學計算，得到其CFD網格的最終流場數據；對第一個組件域中CFD網格的最終流場數據進行重構，將重構結果作為第二個組件域CFD網格的初始流場數據；加載第二個組件域邊界條件，對第二個組件域進行CFD計算，得到其CFD網格的最終流場數據；對第i個組件域中CFD網格最終流場數據進行重構，將重構結果作為第i+1個組件域的CFD網格初始流場數據；加載第i+1個組件域邊界條件，對第i+1個組件域進行CFD計算，得到第i+1個組件域的CFD網格的最終流場數據。本發明根據流量接近的組件流場更為接近的原理，有效加快組件CFD計算速度。

技術領域

本說明書涉及反應堆堆芯技術領域，尤其涉及一種反應堆堆芯組件流域流場順次重構的CFD加速計算方法。

背景技術

反應堆的堆芯也稱之為反應堆活性區，由安置在具有一定柵格的堆芯格架中的燃料組件組成，燃料組件由制成一定形狀(板、棒、管)的燃料元件通過各種構件按一定的柵格布置組裝而成，以滿足物理和熱工水力學的要求。核動力裝置的安全性與經濟性受核反應堆堆芯組件流域熱工水力狀態預測技術水平的影響，對反應堆堆芯開展精細化計算流體動力學(CFD)計算可獲得詳細的流動與傳熱數據，進而有利于縮小安全裕量，從而可以更好地指導反應堆堆芯組件的設計與優化，最終反應堆設計的經濟性和安全性。反應堆堆芯中包含的燃料棒數量龐大，在CFD計算中，網格量的大小決定了流動物理特性捕捉的精度，傳統的壓水堆CFD計算方法采用默認初始化方案進行計算，然而低相近程度的初始流場并不能有效提升壓水堆堆芯組件的計算速度，而若對于壓水堆堆芯精細化分析會耗費大量的計算資源與時間。

因此有必要提供一種能夠顯著降低反應堆堆芯組件域流場CFD計算所需資源與時間的計算方法。

發明內容

為解決上述技術問題，本說明書實施例是這樣實現的：本發明提供一種反應堆堆芯組件流域流場順次重構的CFD加速計算方法，包括：

確定待計算流場數據的n個組件域各自的入口流體流量數據；

按組件域的入口流體流量大小對所述n個組件域進行排序，得到排序后的組件域集合；

對所述組件域集合中的第一個組件域進行計算流體動力學(CFD)計算，得到所述第一個組件域中的所有CFD網格的最終流場數據；

按預定規則對所述第一個組件域中的所有CFD網格的最終流場數據進行重構，將重構后得到的流場數據作為所述組件域集合中的第二個組件域中的所有CFD網格的初始流場數據；基于所述第二個組件域中的所有CFD網格的初始流場數據，加載所述第二個組件域的邊界條件，對所述第二個組件域進行CFD計算，得到所述第二個組件域中的所有CFD網格的最終流場數據；

按所述預定規則，對所述組件域集合中的第i個組件域中的所有CFD網格的最終流場數據進行重構，將重構后得到的流場數據作為第i+1個組件域中的所有CFD網格的初始流場數據；基于所述第i+1個組件域中的所有CFD網格的初始流場數據，加載所述第i+1個組件域的邊界條件，對所述第i+1個組件域進行CFD計算，得到所述第i+1個組件域中的所有CFD網格的最終流場數據；其中，i＝2,3，...,n-1。

優選的，所述預定規則的具體內容為：對于所述排序后的組件域集合中任意序號相鄰的兩個組件域，在計算出序號小的組件域中的CFD網格的最終流場數據后，計算序號大的組件域的入口流體流量與所述序號小的組件域的入口流體流量的比值E；根據所述比值E及所述序號小的組件域中的CFD網格的最終流場數據重構出所述序號大的組件域的初始流場數據。

優選的，所述根據所述比值E及所述序號小的組件域中的CFD網格的最終流場數據重構出所述序號大的組件域的初始流場數據具體內容為：