【技术实现步骤摘要】
一种粒子法模拟MCCI中气泡夹带现象的边界处理方法
本专利技术涉及利用粒子法对核反应堆严重事故后熔化堆芯与混凝土相互作用(Molten-CoreConcreteInteraction,MCCI)过程中混凝土熔化所产生的气泡在反应堆堆芯熔融物分层界面上夹带现象的模拟，具体涉及一种粒子法模拟MCCI中气泡夹带现象的边界处理方法，以提高粒子法对MCCI过程中气泡在熔融物分层界面处夹带现象模拟的准确性与可靠性，提高对MCCI过程中熔融物分层界面上质量与能量交换现象的模拟分析能力。
技术介绍
目前，粒子法在捕捉剧烈变化的自由表明问题上展现了强大的数值模拟能力。在核反应堆严重事故领域，核反应堆堆芯熔融物与混凝土的相互作用(Molten-CoreConcreteInteraction,MCCI)过程中，由于熔化堆芯内含有的熔融金属氧化物与熔融金属的密度不同且不互溶，在重力作用下，会导致熔融物分层现象的发生，使密度大的熔融金属氧化物下沉，密度小的熔融金属上升。在熔融物下层的金属氧化物会加热熔化混凝土，产生大量的气体。这些气体在堆芯熔融物内上...
【技术保护点】
1.一种粒子法模拟MCCI中气泡夹带现象的边界处理方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：/n步骤1：针对MCCI中气泡夹带现象建立初始粒子几何模型并确定模拟计算时长；用不同种类的粒子代表不同的物质，粒子直径为l，采用1号粒子模拟熔融物中密度小的熔融物流体，采用2号粒子模拟熔融物中密度大的熔融物流体，采用3号粒子模拟气泡，以下将1号粒子和2号粒子统称为熔融物流体粒子；1号粒子、2号粒子和3号粒子统称为流体粒子；根据建立的初始粒子几何模型，进行边界粒子布置，用4号粒子模拟壁面边界粒子，用5号粒子模拟虚拟边界粒子；壁面边界粒子和流体粒子直接接触，参与压力计算，作用为限制流体粒子的...
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种粒子法模拟MCCI中气泡夹带现象的边界处理方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤1：针对MCCI中气泡夹带现象建立初始粒子几何模型并确定模拟计算时长；用不同种类的粒子代表不同的物质，粒子直径为l，采用1号粒子模拟熔融物中密度小的熔融物流体，采用2号粒子模拟熔融物中密度大的熔融物流体，采用3号粒子模拟气泡，以下将1号粒子和2号粒子统称为熔融物流体粒子；1号粒子、2号粒子和3号粒子统称为流体粒子；根据建立的初始粒子几何模型，进行边界粒子布置，用4号粒子模拟壁面边界粒子，用5号粒子模拟虚拟边界粒子；壁面边界粒子和流体粒子直接接触，参与压力计算，作用为限制流体粒子的运动范围，为计算对象提供固体边界条件；虚拟边界粒子布置在壁面边界粒子外侧，布置3层，虚拟粒子不参与压力计算，作用为为壁面边界粒子和流体粒子的粒子数密度计算提供补偿，保证壁面边界粒子和流体粒子的粒子数密度计算的准确性，以下将4号粒子和5号粒子统称为边界粒子；
步骤2：每种熔融物流体粒子根据所表示的物质具有对应的密度信息ρm，边界粒子所对应的初始密度信息由公式(1)进行计算：
式中：
——边界粒子b的初始密度/kg·m-3；
b——边界粒子b；
ρm——熔融物流体种类m的密度/kg·m-3；
m——熔融物流体种类m；
s——熔融物流体种类数；
步骤3：建立每个粒子的邻居粒子域，粒子的邻居粒子域范围为以该粒子所在位置为圆心，以re为半径的圆所覆盖的区域，覆盖区域内的所有粒子均为该粒子的邻居粒子域内粒子，其中re为粒子作用半径，由公式(2)计算：
re＝3.1·l公式(2)
式中：
re——粒子作用半径/m；
l——粒子直径/m；
步骤4：为保证边界处密度的连续性，防止发生压力计算的不稳定性，根据边界粒子邻居粒子域内的流体粒子的密度计算边界粒子密度，由公式(3)计算：
式中：
ρb——边界粒子b的密度/kg·m-3；
Nf——边界粒子b邻居粒子域内的流体粒子总数；
ρf——流体粒子f的密度/kg·m-3；
f——流体粒子f；
wbf——边界粒子b与流体粒子f之间的核函数；
其中任意两粒子i与j之间的核函数wij的具体计算如公式(4)：
式中：
wij——粒子i与粒子j之间的核函数；
rij——粒子i与粒子j间的距离/m，有
技术研发人员：陈荣华，董春辉，苏光辉，蔡庆航，田文喜，秋穗正，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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