【技术实现步骤摘要】
一种反应堆堆芯精细化数值求解的虚拟体积力动量源法
本专利技术涉及三维精细化CFD数值计算方法领域，特别涉及一种反应堆堆芯精细化数值求解的虚拟体积力动量源法领域。
技术介绍
能源需求的快速增长与能源短缺之间的矛盾已成为当今世界主要问题之一。有研究表明，到2030年世界范围内的能源消耗将比2010年增加35％到49％。新型清洁能源的开发利用既能缓解日益严重的能源危机，又能在一定程度上抑制全球变暖问题。上个世纪中期，核能利用在这样的背景下应运而生。目前各种类型的核反应堆已广泛应用于电力、供热和动力工程等领域。核反应堆中，发展最为成熟可靠且应用最为广泛的是轻水堆(LWR)，包括压水堆(PWR)和沸水堆(BWR)，以水或汽水混合物作为慢化冷却剂。典型压水堆堆芯由方形排列的燃料棒组成，同时燃料组件竖直方向上设置4到7个起固定和交混作用的交混翼定位格架。典型压水堆燃料组件、燃料棒及交混翼格架如附图1a、附图1b、附图1c、附图2a及附图2b所示。随着核电发展，对核反应堆堆芯的热工水力及结构优化设计提出了更高的要求。棒束通道作为压水...
【技术保护点】
1.一种反应堆堆芯精细化数值求解的虚拟体积力动量源法，其特征是：所述方法包括如下步骤：/n(1)将棒束通道内的交混翼片去除，在翼片原来所占空间内对流体施加虚拟体积力，作为动量方程的源项，以考虑交混翼片对流场的影响；/n(2)将各个方向的虚拟体积力加入到动量守恒方程中，将各分力在直角坐标系下分解，求得直角坐标系下x，y，z三个方向的分力，并进行数学描述；/n(3)虚拟体积力与翼片形状、排列及偏折角有关，是翼片的形状参数A
【技术特征摘要】
1.一种反应堆堆芯精细化数值求解的虚拟体积力动量源法，其特征是：所述方法包括如下步骤：
(1)将棒束通道内的交混翼片去除，在翼片原来所占空间内对流体施加虚拟体积力，作为动量方程的源项，以考虑交混翼片对流场的影响；
(2)将各个方向的虚拟体积力加入到动量守恒方程中，将各分力在直角坐标系下分解，求得直角坐标系下x，y，z三个方向的分力，并进行数学描述；
(3)虚拟体积力与翼片形状、排列及偏折角有关，是翼片的形状参数Asp、排列方式参数Aag及包含偏折方向的偏折角Aθ等固有几何属性参数的函数f(Asp,Aag,Aθ)，确定Asp,Aag,Aθ及其与虚拟体积力的关系f(Asp,Aag,Aθ)，对各个方向虚拟体积力进行数学描述；
(4)采用封闭空间点包含识别算法来判断流场中的网格节点哪些位于固体区域内，哪些位于固体区域的外，哪些在固体区域的表面上，再把动量源项加载到位于固体内和固体表面节点的动量方程上；
(5)采用封闭空间点包含识别算法对通道内的刚凸或弹簧部件采用虚拟体积力动量源法进行数学描述，通过在上述各虚拟体积力的求解公式中通过对各系数进行修正来考虑刚凸或弹簧的影响；
(6)采用虚拟体积力动量源法在进行CFD数值迭代求解时，各个力的大小及方向由初始速度场得到，各个方向的虚拟体积力反过来作用于速度场，由于各虚拟体积力均为当地速度场函数，因此整个数值计算是一个自动调节过程，最终获得收敛解。
2.根据权利要求1所述的一种反应堆堆芯精细化数值求解的虚拟体积力动量源法，其特征是：所述步骤(1)中虚拟体积力Fv可以分解为与交混翼垂直的方向nn的分力Fn，与交混翼平行的方向np的分力Fp，与交混翼相切的方向nt的分力Ft，则虚拟体积力的合力可表示为：Fv＝Fn+Fp+Ft。
3.根据权利要求2所述的一种反应堆堆芯精细化数值求解的虚拟体积力动量源法，其特征是：所述翼片法向虚拟体积力Fn可表示为流体质点沿翼片法向方向加速度的形式，其计算式为：
其中，ρ表示流体密度，Vn表示翼片法向的流体速度，Vt表示翼片切向的流体速度，Vp表示翼片平行方向的流体速度。
4.根据权利要求3所述的一种反应堆堆芯精细化数值求解的虚拟体积力动量源法，其特征是：所述法向速度Vn沿各个方向的梯度表示成如下形式：
其中，C为乘数因子，用于修正数值计算结果，由于实际情况下流体不能穿过翼片，因此C的取值必须大于2；Ln为翼片厚度；at...
【专利技术属性】
技术研发人员：李小畅，田瑞峰，刘丛林，姜超，王博，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23
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