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钠冷快堆棒束核-热耦合精细化计算研究

电子技术应用 2024年第S1期 206-211页

作者：李昊田吴明宇霍兴凯吴宗芸刘一哲关则钏中国原子能科学研究院

钠冷快堆在提高铀资源利用率、实现高放废物最小化等方面优势明显。反应堆内部物理热工存在强烈的反馈机制。本研究基于蒙特卡罗程序RMC和子通道分析程序VERSA开展核-热耦合计算，采用外耦合方式，建立了一套编码体系实现不同物理场之... 详细信息

钠冷快堆在提高铀资源利用率、实现高放废物最小化等方面优势明显。反应堆内部物理热工存在强烈的反馈机制。本研究基于蒙特卡罗程序RMC和子通道分析程序VERSA开展核-热耦合计算，采用外耦合方式，建立了一套编码体系实现不同物理场之间的网格对应。通过C++语言开发了数据接口进行程序间数据传递。通过对217棒束的燃料组件进行精细化建模，轴向上分为20层，计算得出了精确的三维pin-by-pin功率分布和温度分布信息。计算结果表明，精细化核-热耦合研究可以更加准确地分析功率分布导致的出口温度差异，能够为流量分配方案提供验证，进一步优化堆芯核设计。

关键词：核-热耦合精细化钠冷快堆

基于双区域模型的钠冷快堆组件子通道分析程序的开发与验证

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原子能科学技术 2022年第4期56卷 672-683页

作者：吴宗芸刘天才吴明宇中国原子能科学研究院北京102413

子通道分析程序是钠冷快堆堆芯热工水力设计和安全分析的重要工具。本文为计算和分析钠冷快堆组件在径向均匀与倾斜功率分布工况下的热工水力特性,利用双区域绕丝交混模型开发了一款适用于钠冷快堆组件分析的子通道程序SPLICA,并与FFM2A... 详细信息

子通道分析程序是钠冷快堆堆芯热工水力设计和安全分析的重要工具。本文为计算和分析钠冷快堆组件在径向均匀与倾斜功率分布工况下的热工水力特性,利用双区域绕丝交混模型开发了一款适用于钠冷快堆组件分析的子通道程序SPLICA,并与FFM2A 19棒束实验数据与WARD 61棒束实验数据进行了对比验证。由于本文开发的子通道分析程序SPLICA使用了详细的绕丝交混模型,与经过二次开发后的COBRA程序的计算结果相比,对于FFM2A实验SPLICA程序计算得到的结果与实验结果符合得更好。这两个实验数据的验证结果证明了本文开发的子通道分析程序的准确性以及对高流量工况和低流量工况均具有良好的适用性。本程序能为钠冷快堆组件热工水力分析提供有效的设计和研究手段。

关键词：双区域模型子通道程序反应堆热工水力程序验证

钠冷快堆先进建模与高性能粒子输运数值模拟进展

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原子能科学技术 2022年第11期56卷 2395-2407页

作者：周培德薛小刚吴明宇王事喜吴宗芸霍兴凯高鑫钊张强付元光周生诚刘晨马建明中国原子能科学研究院北京102413 中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心北京100088

钠冷快堆高性能数值模拟基于先进建模技术、大规模并行计算技术,实现大型池式快堆多物理过程精细化分析计算,包括池式结构快堆堆本体范围中子和γ射线深穿透计算,堆芯范围pin-by-pin精细化功率分布计算及输运-燃耗耦合计算,堆芯核-热子... 详细信息

钠冷快堆高性能数值模拟基于先进建模技术、大规模并行计算技术,实现大型池式快堆多物理过程精细化分析计算,包括池式结构快堆堆本体范围中子和γ射线深穿透计算,堆芯范围pin-by-pin精细化功率分布计算及输运-燃耗耦合计算,堆芯核-热子通道耦合计算。建立快堆高性能多物理耦合计算系统,并实现可视化输入和输出,可快速获得堆芯或堆本体范围更为清晰的物理图像,为反应堆设计迭代、整体方案优化等提供支撑。

关键词：钠冷快堆高性能数值模拟先进建模并行计算耦合

基于CFD方法的钠冷快堆绕丝组件的流动传热特性数值研究

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基于CFD方法的钠冷快堆绕丝组件的流动传热特性数值研究

反应堆核-热-燃耗多物理耦合框架研究与应用

中国核学会2023年学术年会

作者：肖延宾吴明宇吴宗芸关则钏中国原子能科学研究院

液态金属冷却快堆常使用螺旋绕丝作为燃料棒束的定位部件,螺旋绕丝除了固定作用外还具有加强子通道扰动、强化换热等作用,这些特性对于燃料组件内部流动温度特性和堆芯系统的安全性有十分重要的影响,因而有必要对带绕丝燃料棒束通道的... 详细信息

液态金属冷却快堆常使用螺旋绕丝作为燃料棒束的定位部件,螺旋绕丝除了固定作用外还具有加强子通道扰动、强化换热等作用,这些特性对于燃料组件内部流动温度特性和堆芯系统的安全性有十分重要的影响,因而有必要对带绕丝燃料棒束通道的流场分布,边缘通道及其内部通道的横、轴向流动,环流及涡流等流动特征,局部温度场,出口温度分布特征进行深入研究。在实际研究中,直接开展热工水力特性实验存在成本高、难度大且危险性高等问题。本文采用CFD精细化仿真技术对带绕丝的7根棒束进行研究,使用Fluent Meshing划分高质量多面体非结构化网格,利用ANSYS Fluent进行数值模拟,研究带绕丝棒束的存在对于流场和局部温度场分布的影响,形成成熟可靠的模拟实验方案,对CFD模拟得到的温度变化曲线与横向交混现象进行了研究,探究了边通道、内通道、角通道的出口温度差异,以及由于绕丝存在产生的通道间的对流换热特性。

关键词：绕丝棒束 CFD 燃料棒束钠冷快堆热工水力

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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原子能科学技术 2021年第9期55卷 1643-1649页

作者：吴明宇朱迎卢旭苗雪吴宗芸李龙胡赟赵民富中国原子能科学研究院反应堆工程技术研究所北京102413 北京科技大学计算机与通信工程学院北京100083

近年来随着高性能计算技术的不断发展,依托先进的超级计算机和数学物理计算方法,对核反应堆开展多物理、多尺度计算成为前沿研究热点。根据反应堆堆芯多物理耦合分析需求,研究了多物理耦合算法,构建了基于中子输运、燃耗、热工子通道的... 详细信息

近年来随着高性能计算技术的不断发展,依托先进的超级计算机和数学物理计算方法,对核反应堆开展多物理、多尺度计算成为前沿研究热点。根据反应堆堆芯多物理耦合分析需求,研究了多物理耦合算法,构建了基于中子输运、燃耗、热工子通道的堆芯多物理耦合系统,完成耦合程序开发,实现中子物理、燃耗、热工子通道的多物理耦合计算。利用压水堆组件模型与快堆模型开展输运-燃耗耦合计算测试和核-热耦合计算测试,初步验证了耦合系统功能。

关键词：多物理耦合燃耗子通道架构

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数值堆热工流体高精细并行模拟优化技术研究

原子能科学技术 2021年第9期55卷 1581-1593页

作者：董玲玉周志锋戴潮虎赵珂吴宗芸刘天才赵民富杨文胡长军北京科技大学计算机与通信工程学院北京100083 中国原子能科学研究院反应堆工程技术研究所北京102413

热工流体模拟是数值反应堆的重要组成部分,高精细、大规模数值计算是实现高保真数值模拟的基础。使用计算流体力学(CFD)软件进行高精细、大规模数值模拟对计算资源和存储资源提出了巨大挑战,需依赖超级计算机并行实现。本文以基于谱元... 详细信息

热工流体模拟是数值反应堆的重要组成部分,高精细、大规模数值计算是实现高保真数值模拟的基础。使用计算流体力学(CFD)软件进行高精细、大规模数值模拟对计算资源和存储资源提出了巨大挑战,需依赖超级计算机并行实现。本文以基于谱元法求解N-S(Navier-Stokes)方程的数值方法为研究对象,针对区域分解和基于典型混合架构国产超级计算机的并行优化两个核心问题,提出了一种面向海量精细网格的混合并行递归谱二分法实现的大规模区域分解方法,建立了一套以小矩阵乘为核心的申威(SW26010处理器)众核架构并行优化技术。混合并行大规模区域分解方法在天河二号超算上进行测试,相比开源CFD软件Nek5000的串行区域分解模块性能提升约95%;面向申威的小矩阵乘优化在神威·太湖之光超算上进行测试,当谱元阶数达到24时性能提高约51.9%。两种技术均在中国数值反应堆核心软件CVR-PACA中得以应用。

关键词：计算流体力学谱元法并行区域分解矩阵乘并行优化技术数值反应堆

活性壳体温压战斗部对相控阵雷达天线的毁伤效应

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兵工学报 2024年第6期45卷 1725-1734页

作者：焦晓龙徐豫新吴宗娅周彤北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 北京理工大学重庆创新中心重庆401120 山西江阳化工有限公司山西太原030041

研究活性壳体与温压炸药组合战斗部的威力,以及对相控阵雷达天线靶标的毁伤效应,以期提升对其的毁伤效果,并为相关战斗部设计提供支撑。设计活性壳体、20号钢壳体2种同尺寸结构温压战斗部,进行战斗部毁伤模拟相控阵雷达天线靶标试验,测... 详细信息

研究活性壳体与温压炸药组合战斗部的威力,以及对相控阵雷达天线靶标的毁伤效应,以期提升对其的毁伤效果,并为相关战斗部设计提供支撑。设计活性壳体、20号钢壳体2种同尺寸结构温压战斗部,进行战斗部毁伤模拟相控阵雷达天线靶标试验,测试并分析火球温度、冲击波、靶标介质棒损坏比例等数据。试验结果表明:相同尺寸结构和装药量下,相对钢壳战斗部,活性壳体战斗部火球最高温度提高14.9%、500℃以上火球面积增加20%~50%,冲击波比冲量始终高于钢壳战斗部,对8 m处靶标的毁伤程度提升15.5%;温压战斗部可通过自然破片和冲击波毁伤靶标,冲击波能够造成介质棒大面积脱落,基于试验结果分析,对于54.8%以上阵面辐射单元毁伤,冲击波比冲量应达到142.5 Pa·s以上。

关键词：活性壳体温压炸药相控阵雷达天线毁伤效应

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姜泰勒扭曲和轨道序诱导的二维铁磁性

物理学报 2024年第1期73卷 285-295页

作者：张俊廷吴宗铄沈小凡中国矿业大学材料与物理学院徐州221116 南京大学物理学院南京210093

随着体系维度的降低,材料内部的量子限制效应和电子关联作用会相应地增强,往往可以衍生一些新奇的物理特性.在钙钛矿材料中,姜泰勒扭曲和轨道序通常会引起丰富的电子关联行为.本文通过第一性原理计算、对称性分析和蒙特卡罗模拟等方法,... 详细信息

随着体系维度的降低,材料内部的量子限制效应和电子关联作用会相应地增强,往往可以衍生一些新奇的物理特性.在钙钛矿材料中,姜泰勒扭曲和轨道序通常会引起丰富的电子关联行为.本文通过第一性原理计算、对称性分析和蒙特卡罗模拟等方法,对比研究了钙钛矿氟化物KCuF_(3)及其单层结构,揭示了钙钛矿二维化引起的晶格动力学、结构、电子及磁性质等方面的变化.结果表明,KCuF_(3)块体中出现的协作姜泰勒扭曲和面内交错轨道序可以维持到单层极限,导致单层为二维铁磁绝缘体.与块体相不同的是,在单层中姜泰勒扭曲模式作为原型相的软模出现,且单层的绝缘性不依赖于姜泰勒扭曲的出现,而是与电子关联效应的增强有关.本文为研究二维钙钛矿材料以及设计基于钙钛矿的二维铁磁体提供了指导和借鉴.

关键词：第一性原理姜泰勒扭曲轨道序二维铁磁性

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内衬结构对活性破片高速驱动影响规律研究

振动与冲击 2024年第4期43卷 230-238页

作者：焦晓龙王媛婧吴宗娅徐豫新北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 山西江阳化工厂太原030041 北京理工大学重庆创新中心重庆401120

为实现活性破片在高速驱动下的完整性,研究内衬结构对活性破片高速驱动的影响规律。根据能量守恒定律建立了考虑内衬伸长率的破片初速计算模型,选择2A12铝、20号钢与20号钢/芳纶复合结构三种内衬,基于物态方程分析了内衬与破片接触面上... 详细信息

为实现活性破片在高速驱动下的完整性,研究内衬结构对活性破片高速驱动的影响规律。根据能量守恒定律建立了考虑内衬伸长率的破片初速计算模型,选择2A12铝、20号钢与20号钢/芳纶复合结构三种内衬,基于物态方程分析了内衬与破片接触面上的界面压强,设计了2A12铝和20号钢/芳纶复合结构内衬战斗部方案,通过静爆试验对活性破片破碎情况及计算模型进行了验证。结果显示:20号钢伸长率较2A12铝提高了145.83%,20号钢/芳纶复合内衬战斗部较2A12铝内衬战斗部装填比降低了14%,破片初速提升了10.85%;所建立模型的计算结果与试验吻合较好,计算精度较现有模型提高了8%以上。基于试验结果和理论分析,表明20号钢/芳纶复合内衬实现了对活性破片2 300 m/s以上速度的爆炸完整驱动。

关键词：兵器科学与技术预制破片战斗部爆炸驱动初速