建立反应堆堆芯网格的方法与流程

1.本发明的实施例涉及反应堆的水力设计技术领域，尤其涉及一种建立反应堆堆芯网格的方法。


背景技术：

2.反应堆的堆芯由于包括诸多组件，导致堆芯结构复杂且占地尺寸大，这使得单组棒束往往需要上亿网格，而堆芯内存在上千组棒束，总网格量有上千亿；同时由于堆芯的局部存在极小的间隙，带来了空间跨尺度问题，这使得需要用尺寸很小的网格捕捉局部细小结构。这些都为堆芯的网格创建带来了很大挑战。
3.上千亿的网格对集群计算机性能要求大，同时调试计算反馈周期长，这为cfd仿真带了极大的挑战。针对如此巨大的网格，目前尚无有效方法可以在保持堆芯几何特征不被过度简化的前提下大幅减小网格量的方法。


技术实现要素：

4.本发明实施方式提供一种建立反应堆堆芯网格的方法。
5.本发明实施方式的一种建立反应堆堆芯网格的方法，包括以下步骤：将堆芯中的组件结构设置为多孔介质；模拟组件结构的工作环境，以得到多孔介质的参数；根据多孔介质的参数对多孔介质进行网格划分。
6.本发明实施方式的建立反应堆堆芯网格的方法中，通过将反应堆堆芯的组件结构设置为多孔介质的方式，可以在不过度简化组件结构的前提下，大幅减少堆芯中组件结构的的网格量，大幅度缩短了调试计算的周期，减少了等待计算结果的时长，加快了设计进程。
7.本发明实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
8.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
9.图1是本发明实施方式的建立反应堆堆芯网格的方法的流程图。
10.图2是本发明实施方式的的棒束的结构性示意图。
11.图3是本发明实施方式的管脚的结构性示意图。以及
12.图4是本发明实施方式的操作头的结构性示意图。
13.主要元件符号说明：
14.10、棒束；20、管脚；30、操作头。
具体实施方式
15.下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
16.图1是本发明实施方式的建立反应堆堆芯网格的方法的流程图。参见图1，建立反应堆堆芯网格的方法包括步骤s1001至s1003。
17.s1001：将堆芯中的组件结构设置为多孔介质。
18.s1002：模拟组件结构的工作环境，以得到多孔介质的参数。
19.s1003：根据多孔介质的参数对多孔介质进行网格划分。
20.进一步地，组件结构可配置成棒束10、管脚20和操作头30。那么，建立反应堆堆芯网格的方法包括以下步骤：将堆芯中的棒束10、管脚20和操作头30设置为多孔介质；模拟棒束10、管脚20和操作头30的工作环境，以得到不同的多孔介质的参数；根据多孔介质的参数对多孔介质进行网格划分。通过将反应堆堆芯的组件结构设置为多孔介质的方式，可以在不过度简化组件结构的前提下，大幅减少堆芯中组件结构的的网格量，大幅度缩短了调试计算的周期，减少了等待计算结果的时长，加快了设计进程。
21.在一些实施例中，步骤s1001包括以下步骤s1011至s1013。
22.s1011：建立组件结构的三维模型。
23.s1012：根据组件结构的三维模型建立用于网格划分的多孔介质模型。
24.s1013：对多孔介质模型进行任意形式的网格划分。
25.进一步地，组件结构可配置成棒束10、管脚20和操作头30。那么，将堆芯中的棒束10、管脚20和操作头30设置为多孔介质包括以下步骤：建立棒束10、管脚20和操作头30的三维模型；根据棒束10、管脚20和操作头30的三维模型建立用于网格划分的多孔介质模型；对多孔介质模型进行任意形式的网格划分。
26.在一些实施例中，步骤s1002包括以下步骤s1021至s1023。
27.s1021：改变组件结构的流速，并获得在新的流速数值下，组件结构的压降。
28.s1022：模拟组件结构在不同流速下的压降。
29.s1023：根据流速与压降之间的关系，确定多孔介质的参数。
30.进一步地，组件结构可配置成棒束10、管脚20和操作头30。那么，模拟棒束10、管脚20和操作头30的工作环境，以得到多孔介质的参数包括以下步骤：改变棒束10、管脚20和操作头30的流速，并获得在新的流速数值下，棒束10、管脚20和操作头30的压降；模拟棒束10、管脚20和操作头30在不同流速下的压降；根据流速与压降之间的关系，确定多孔介质的参数。
31.流速配置成组件结构进口处的流速。
32.进一步地，组件结构的进出口由冷却剂的流向决定，冷却剂由组件结构的进口流入出口。
33.进一步地，组件结构配置成棒束10时，棒束10的流速由表观速度和棒束10截面平均速度共同决定。当组件结构配置成棒束10时，流速可以将表观速度和棒束10截面平均速度相结合考虑。
34.将流速和压降以抛物线的形式进行拟合，以得到流速与压降之间的关系。
35.进一步地，将不同的流速与相对应的压降带入下列公式1中，并得到a和b。
36.δp＝av2 bv
37.其中，δp表示压降，v表示流速，a表示二次项系数，b表示一次项系数。
38.根据抛物线的一次项系数和二次项系数同多孔介质的参数匹配，计算得到组件结构的粘性阻力系数和惯性阻力系数。
39.进一步地，将a和b带入下列公式2中，并得到1/α和c2。
[0040][0041]
其中，δp表示压降，μ表示流体动力粘度，1/α表示粘性阻力系数，c2表示惯性阻力系数，ρ表示流体密度，v表示流速沿组件结构轴向的速度分量，δm表示棒束10长度。
[0042]
组件结构包括以下一种或多种：棒束10、管脚20和操作头30。
[0043]
进一步地，当组件结构配置成棒束10时，δm表示棒束10长度。当组件结构配置成管脚20时，δm为1。当组件结构配置成操作头30时，δm为1。
[0044]
图2是本发明实施方式的的棒束10的结构性示意图。参见图2，当组件结构配置成棒束10时，x轴表示棒束10的轴向方向。
[0045]
图3是本发明实施方式的管脚20的结构性示意图。参见图3，当组件结构配置成管脚20时，x轴表示管脚20的轴向方向。
[0046]
图4是本发明实施方式的操作头30的结构性示意图。参见图4，当组件结构配置成操作头30时，x轴表示操作头30的轴向方向。
[0047]
组件结构配置成棒束10，多孔介质的参数与棒束10的长度负相关。当棒束10的长度越长，多孔介质的参数越小；当棒束10的长度越短，多孔介质的参数越大。
[0048]
多孔介质的参数包括：粘性阻力系数和/或惯性阻力系数。也就是，公式2中的1/α和c2。
[0049]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
[0050]
尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。