一种基于浮动网格的核-热-力多物理耦合计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于浮动网格的核‑热‑力多物理耦合计算方法，包括建立燃料棒几何模型，进行核‑热‑力多物理迭代计算流程，开展平面传热计算、平面力学计算和平面中子输运计算和进行轴向一维中子扩散计算。本发明专利技术基于可以变形的浮动网格耦合求解中子学、热工水力、机械力学问题，模拟燃料棒在反应堆内极端环境下的热传导、机械变形、中子输运、核素燃耗等行为，同时获取燃料棒的温度、应力、变形、棒内压力、中子群通量、功率、燃耗、同位素密度等多物理状态。

【技术实现步骤摘要】
一种基于浮动网格的核-热-力多物理耦合计算方法
本专利技术属于核电数值模拟
，特别是涉及模拟燃料棒在反应堆内多物理耦合状态的技术。
技术介绍
核燃料棒在反应堆内极端条件(高温、高压、强辐照)下产生的物理现象和物理过程十分复杂。尽管如此，在现象学研究的基础上，根据对燃料棒行为、现象的研究和理解，可以把燃料棒的多物理问题归结为传热问题、力学问题、中子学问题以及化学腐蚀问题。其中，由于化学腐蚀的变化非常缓慢，数值模拟比较困难，暂不考虑。传热问题研究冷却剂和燃料棒的温度分布，力学问题研究芯块和包壳的变形和应力分布，中子学问题研究中子通量密度分布、功率分布和燃耗分布。这三个问题虽然分属不同的学科领域，但相互之间存在不可忽略的耦合效应。其耦合关系主要表现为：燃料棒的轴向功率分布影响流道内冷却剂的纵向温度分布，进而影响燃料棒内部的平面温度分布；温度场的变化影响热膨胀等变形效应，并改变应力场；温度、应力、几何位置的变化又使材料物性发生改变，反馈到物理方程中，导致中子通量密度分布、功率分布随之改变；最后，由于燃料棒的功率分布发生了变化，再度影响温度分布。这本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于浮动网格的核-热-力多物理耦合计算方法，其特征在于，其方法如下：/n建立燃料棒几何模型：先在燃料棒轴向上划分为若干层离散结构，其中每一层再在水平方向上分别划分为独立的二维有限元网格；/n进行核-热-力多物理迭代计算流程：从轴向冷却剂温度计算开始，根据能量守恒原则，由进口冷却剂温度和燃料线功率密度计算得到所述轴向冷却剂温度分布，再通过壁面流体对流传热计算得到包壳外表面轴向温度分布，作为平面传热计算中将作为边界条件使用；/n开展平面传热计算、平面力学计算和平面中子输运计算：依次对每一层轴向离散结构得到温度、位移、功率等物理量的平面分布；所述平面传热计算后更新温度分布，受温度影响的材料物...

【技术特征摘要】
1.一种基于浮动网格的核-热-力多物理耦合计算方法，其特征在于，其方法如下：
建立燃料棒几何模型：先在燃料棒轴向上划分为若干层离散结构，其中每一层再在水平方向上分别划分为独立的二维有限元网格；
进行核-热-力多物理迭代计算流程：从轴向冷却剂温度计算开始，根据能量守恒原则，由进口冷却剂温度和燃料线功率密度计算得到所述轴向冷却剂温度分布，再通过壁面流体对流传热计算得到包壳外表面轴向温度分布，作为平面传热计算中将作为边界条件使用；
开展平面传热计算、平面力学计算和平面中子输运计算：依次对每一层轴向离散结构得到温度、位移、功率等物理量的平面分布；所述平面传热计算后更新温度分布，受温度影响的材料物性参数、反应截面、热膨胀变形会随之变化，进而反馈到后续计算中；所述平面力学计算后更新单元轴向变形，然后对整个...

【专利技术属性】
技术研发人员：费敬然，司胜义，陈其昌，杨波，汤春桃，毕光文，彭良辉，杨伟焱，韩宇，
申请(专利权)人：上海核工程研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31