基于CFD方法的核动力系统热工安全特性研究进展

论文摘要

西安交通大学核反应堆热工水力团队（XJTU-NuTheL）长期致力于计算流体动力学（CFD）方法的核动力系统高精度热工水力模型开发及应用方面的研究。近些年,团队在单相CFD工程应用、两相CFD模型开发、大涡模拟（LES）及直接数值模拟（DNS）高性能并行计算、跨尺度多物理场耦合等方面取得了系列研究成果。主要包括:构建了核反应堆压力容器、蒸汽发生器、非能动余热排出系统换热器等核动力系统关键设备的三维多孔介质热工水力计算模型,建立了复杂物理现象及运动瞬变工况下的两相CFD数学物理模型,开发了CFD程序与核反应堆系统程序、堆芯子通道程序之间的跨尺度耦合以及与中子物理、力学程序之间的多物理场耦合分析平台。本文将重点阐述XJTU-NuTheL基于CFD方法在核反应堆热工水力研究方面的最新成果及进展,并提出CFD方法在核反应堆工程领域应用的主要挑战及发展方向,旨在促进CFD方法更好地服务于核动力系统设计与运行安全分析。

论文目录

• 1 核动力系统关键设备三维CFD数值模拟
•   1.1 压力容器
•     1) 堆芯
•     2) 下腔室
•     3) 上腔室
•   1.2 蒸汽发生器
•     1) 管束区耦合模拟
•     2) 汽水分离干燥器
•   1.3 非能动余热排出换热器
•   1.4 稳压器、阀及其他设备
• 2 过冷沸腾与临界热流密度（CHF）数值模拟
• 3 海洋条件CFD数值模拟
• 4 基于CFD方法的跨尺度多物理场耦合
•   4.1 跨尺度耦合
•   4.2 多物理场数值模拟
• 5 主要挑战与思考
•   1) 全堆复杂结构下的精细CFD大规模并行模拟计算。
•   2) 基于RANS、LES、DES、DNS的多模型混合模拟方法。
•   3) 核动力系统两相CFD数值模拟技术。
•   4) 跨尺度多物理场耦合过程的信息传递技术。
•   5) CFD方法的参数敏感性分析及不确定性分析。

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 田文喜,王明军,秋穗正,苏光辉

关键词: 计算流体力学,热工水力,核动力系统,数值计算

来源: 原子能科学技术 2019年10期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑

专业: 核科学技术

单位: 西安交通大学核科学与技术学院,西安交通大学陕西省先进核能技术重点实验室

基金: 国家重点研发计划高性能计算重点专项资助(2017YFB0202300)

分类号: TL33

页码: 1968-1982

总页数: 15

文件大小: 4960K

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