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铅铋堆燃料组件子通道计算方法优化

核技术 2024年第7期 119-126页

作者：王言卢嘉鸣姚嘉晔洪钢张尧立厦门大学能源学院

针对铅铋堆开展燃料组件子通道分析，对于铅铋堆的发展具有重要的意义。本研究的目的是修改和优化COBRA子通道程序，使其适用于铅铋反应堆，并验证其性能。修改包括调整物性参数、流换热模型、摩擦阻力模型以及湍流交混模型。然后将修... 详细信息

针对铅铋堆开展燃料组件子通道分析，对于铅铋堆的发展具有重要的意义。本研究的目的是修改和优化COBRA子通道程序，使其适用于铅铋反应堆，并验证其性能。修改包括调整物性参数、流换热模型、摩擦阻力模型以及湍流交混模型。然后将修改后的程序数值计算结果与实验数据进行比较。针对宽参数质量流量条件，提出了一种与神经网络相结合的子通道优化方法。结果表明：改进后的子通道程序在实验工况下与实验结果和FLUENT计算结果吻合良好。分析质量流量对计算精度的影响，发现神经网络可以提高计算精度。通过改进和神经网络优化子通道分析程序适用于宽参数质量流量工况下的铅铋堆子通道分析，可为铅铋堆的堆芯设计提供方法借鉴。

关键词：铅铋堆子通道分析带绕丝燃料组件神经网络计算流体力学

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钠冷快堆组件冷却剂沸腾子通道分析方法研究

核科学与工程 2023年第3期43卷 544-552页

作者：方闻韬佟立丽曹学武上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

钠冷快堆发生超设计基准事故时,组件内冷却剂可能沸腾甚至干涸,准确预测其温度分布对钠冷快堆的安全评估具有重要意义。基于均相流模型构建守恒方程,采用Mikityuk对流传热模型以及Cheng-Todreas阻力模型等关系式,开发了适用于钠冷快堆... 详细信息

钠冷快堆发生超设计基准事故时,组件内冷却剂可能沸腾甚至干涸,准确预测其温度分布对钠冷快堆的安全评估具有重要意义。基于均相流模型构建守恒方程,采用Mikityuk对流传热模型以及Cheng-Todreas阻力模型等关系式,开发了适用于钠冷快堆两相流动模拟的子通道分析方法,与FFM-2A单相流动实验数据和KNS-37钠沸腾实验结果进行了对比验证,并与同类子通道分析程序的计算结果作比较,验证了方法的合理性。

关键词：钠冷快堆钠沸腾子通道分析

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子通道分析中的湍流交混研究综述

核动力工程 2017年第3期38卷 132-136页

作者：刘余杜思佳李仲春中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213

在子通道分析中,湍流交混是冷却剂通道间横向交混的重要组成部分,是由于流体脉动时自然涡团扩散引起的非定向交混。湍流交混的强弱程度将影响通道的局部热工参数,从而影响临界热流密度的预测,是反应堆热工水力设计与分析重点关注的对象... 详细信息

在子通道分析中,湍流交混是冷却剂通道间横向交混的重要组成部分,是由于流体脉动时自然涡团扩散引起的非定向交混。湍流交混的强弱程度将影响通道的局部热工参数,从而影响临界热流密度的预测,是反应堆热工水力设计与分析重点关注的对象。本文针对湍流交混的相关研究进行了综述,包括机理与模型、湍流交混系数、实验方法、计算流体动力学(CFD)方法和子通道软件中的模型等,可作为自主化燃料组件设计和自主化子通道分析软件开发的参考。

关键词：子通道分析湍流交混 CFD

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子通道分析矩阵算法的无向图分区方法

核动力工程 2017年第S2期38卷 20-24页

作者：明平洲潘俊杰安萍芦韡刘东余红星孙玉发中国核动力研究设计院成都610213 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213

子通道分析软件CORTH在全堆芯栅元级别的粒度下采用结构化网格矩阵算法对总焓守恒控制方程和动量守恒控制方程进行求解,现阶段引入并行增强其计算效率。由于系数矩阵具备稀疏对称性,可以转换为无向图下的分区算法进行研究,取得最小化通... 详细信息

子通道分析软件CORTH在全堆芯栅元级别的粒度下采用结构化网格矩阵算法对总焓守恒控制方程和动量守恒控制方程进行求解,现阶段引入并行增强其计算效率。由于系数矩阵具备稀疏对称性,可以转换为无向图下的分区算法进行研究,取得最小化通信体积、计算量和负载均衡的目标。通常该问题为非线性问题(NP问题),在子通道分析应用场景下对比讨论了几种典型的无向图分区方法及其效果。数值实验表明,基于多层次的k-way无向图分区方法能够取得该应用场景下几种分区算法中矩阵系数并行计算的次优解,且对压水堆全堆芯栅元子通道的分析计算进行了集群计算机性能测试,其并行能力表现良好。

关键词：子通道分析矩阵算法无向图分区 MPI并行

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超临界水冷堆双排棒组件子通道分析

核动力工程 2014年第2期35卷 27-32页

作者：陈超单建强张博西安交通大学核能科学与技术学院西安710048

首先利用先进子通道分析程序(ATHAS)对超临界水冷堆(CGN-SCWR)的双排棒组件进行子通道分析,以考察燃料棒包壳温度等热工参数是否达到安全要求。根据分析结果结合子通道水力直径和冷却剂出口温度,选取一些典型子通道的热工参数结果做详... 详细信息

首先利用先进子通道分析程序(ATHAS)对超临界水冷堆(CGN-SCWR)的双排棒组件进行子通道分析,以考察燃料棒包壳温度等热工参数是否达到安全要求。根据分析结果结合子通道水力直径和冷却剂出口温度,选取一些典型子通道的热工参数结果做详细比对,了解组件中不同类型子通道内的热工参数变化对组件性能的影响。另外,对子通道计算采用的湍流交混系数、轴向摩擦系数和传热关系式进行敏感性分析,以了解经验关系式对计算结果的影响。结果显示:所有热工参数结果均达到设计要求,包壳最高温度为685.3℃,且不同传热关系式的选择对包壳温度的影响明显,最大温差达到了41.3℃。

关键词：超临界水冷堆子通道分析敏感性分析双流程双排棒组件

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适用于海洋条件的子通道分析程序开发及应用

核动力工程 2016年第1期37卷 133-138页

作者：向熊单建强张博西安交通大学核科学与技术学院西安710049

基于海洋条件分析起伏和摇摆条件下的附加力计算方法,得出典型海洋条件下动量守恒方程的修改方法和压力边界条件修改方法。以此为依据,修改具有自主知识产权的子通道分析程序ATHAS,得到适用于海洋条件下的子通道分析程序ATHAS/OE。运用A... 详细信息

基于海洋条件分析起伏和摇摆条件下的附加力计算方法,得出典型海洋条件下动量守恒方程的修改方法和压力边界条件修改方法。以此为依据,修改具有自主知识产权的子通道分析程序ATHAS,得到适用于海洋条件下的子通道分析程序ATHAS/OE。运用ATHAS/OE对陆奥反应堆堆芯进行起伏和摇摆条件下的热工水力分析;同时用COBRA-IV进行同样分析,验证ATHAS/OE的正确性。分析结果表明:起伏条件下ATHAS/OE所得计算结果与运用COBRA-IV的计算结果符合良好;起伏和摇摆条件下,子通道出口的质量流速、含汽率、堆芯最小偏离泡核沸腾比(MDNBR)都呈现周期性振荡;起伏条件下,由于进行了针对振荡加速度场下临界热流密度(CHF)计算的修正,相较于陆基条件下,起伏条件总是降低了堆芯MDNBR;而在摇摆条件下由于并未引入修正CHF计算的数学模型,故堆芯MDNBR的振荡很小。

关键词：子通道分析起伏摇摆 ATHAS 陆奥

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钍基先进坎杜堆子通道分析

核动力工程 2007年第4期28卷 13-15,116页

作者：王松涛俞冀阳廉海波毛文龙清华大学工程物理系北京100084

利用子通道计算程序ASSERT-PV V3R1计算TACR1000在不同钍装填模式、不同功率、不同寿期下的子通道热工水力学特性。根据对子通道质量流密度、空泡份额和干涸起始功率方面的计算,从功率展平及安全性的角度考虑,钍铀粉末交混装填模式明显... 详细信息

利用子通道计算程序ASSERT-PV V3R1计算TACR1000在不同钍装填模式、不同功率、不同寿期下的子通道热工水力学特性。根据对子通道质量流密度、空泡份额和干涸起始功率方面的计算,从功率展平及安全性的角度考虑,钍铀粉末交混装填模式明显好于内8根棒为钍的装填模式。

关键词：子通道分析钍基核能系统坎杜型重水堆

超临界水冷堆CSR1000燃料组件子通道分析

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核动力工程 2013年第1期34卷 40-44页

作者：杜代全肖泽军闫晓曾小康黄彦平中国核动力研究设计院中核核反应堆热工水力技术重点实验室成都610041

利用实验数据和计算流体力学(CFD)商用软件CFX对现有子通道分析模型进行研究,分析其在超临界水冷堆(SCWR)分析中的适用性,并根据分析结果对ATHAS程序进行改进。采用改进的ATHAS程序对超临界水冷堆CSR1000燃料组件进行稳态子通道分析,获... 详细信息

利用实验数据和计算流体力学(CFD)商用软件CFX对现有子通道分析模型进行研究,分析其在超临界水冷堆(SCWR)分析中的适用性,并根据分析结果对ATHAS程序进行改进。采用改进的ATHAS程序对超临界水冷堆CSR1000燃料组件进行稳态子通道分析,获得燃料组件冷却剂和包壳温度分布、流动压降等参数。结果表明:减小螺旋肋螺距(Hw)可展平燃料组件冷却剂出口温度分布、降低包壳表面最高温度(MCST),但同时燃料组件流动阻力将增大。

关键词：超临界水冷堆燃料组件子通道分析

绕丝交混模型对钠冷快堆组件子通道分析的影响

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强激光与粒子束 2023年第9期35卷 123-128页

作者：方闻韬佟立丽曹学武上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

钠冷快堆燃料棒表面缠绕的绕丝能够强化通道间的冷却剂横向流动,降低组件盒内温度分布的不均匀性,提升反应堆安全性。现有的子通道程序通过采用不同类型的绕丝交混模型,模拟了绕丝对组件盒内各类参数计算结果的影响。为了研究不同绕丝... 详细信息

钠冷快堆燃料棒表面缠绕的绕丝能够强化通道间的冷却剂横向流动,降低组件盒内温度分布的不均匀性,提升反应堆安全性。现有的子通道程序通过采用不同类型的绕丝交混模型,模拟了绕丝对组件盒内各类参数计算结果的影响。为了研究不同绕丝交混模型对钠冷快堆组件盒内流动与传热模拟的影响,基于Mikityuk对流传热模型以及Cheng-Todreas流动压降模型,分别采用强迫横流模型以及带绕丝湍流交混模型建立了子通道分析方法,并与美国ORNL开展的FFM-2A实验数据以及其他子通道程序针对该实验的分析结果进行了对比验证。结果表明在低流量条件下两种模型均能较好模拟带绕丝组件的流动与传热情况;在高流量条件下使用强迫横流模型分析结果与实验符合较好,使用带绕丝湍流交混模型的分析结果高估了靠近中心通道的出口冷却剂温度。

关键词：钠冷快堆绕丝组件盒绕丝交混模型子通道分析反应堆热工水力