【摘要】：反應(yīng)堆堆芯內(nèi)存在中子學(xué)與熱工水力之間強(qiáng)烈的反饋機(jī)制,反應(yīng)堆物理-熱工耦合能夠準(zhǔn)確獲取穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)運(yùn)行時(shí)的中子學(xué)、熱工參數(shù)分布,提高安全設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性,降低安全裕量,提高經(jīng)濟(jì)性,對(duì)反應(yīng)堆設(shè)計(jì)和分析的有著重要意義。堆芯內(nèi)裂變功率的分布決定了熱工水力參數(shù)的變化,同時(shí)熱工水力參數(shù)的分布又會(huì)通過(guò)慢化劑溫度效應(yīng)和燃料多普勒效應(yīng)來(lái)影響反應(yīng)性的變化。在研究物理與熱工水力之間的復(fù)雜反饋機(jī)制過(guò)程中,多種耦合方法和耦合程序不斷發(fā)展和完善。使用蒙特卡洛(MC)程序,能夠適用于復(fù)雜的幾何,具備大量的點(diǎn)截面數(shù)據(jù)庫(kù),而CFD程序基于第一原理,可以精細(xì)求解,數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,能夠更好的分析反應(yīng)堆特性。本文采用這兩種程序開(kāi)展反應(yīng)堆物理-熱工水力程序之間的耦合研究。使用這兩種程序進(jìn)行耦合研究需要對(duì)物理模型和熱工水力模型進(jìn)行分開(kāi)建模,然后進(jìn)行網(wǎng)格匹配,網(wǎng)格劃分尺度會(huì)影響計(jì)算精度和計(jì)算時(shí)間。本文以成熟可靠的蒙特卡羅軟件MCNP5和計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT為研究對(duì)象,開(kāi)展耦合過(guò)程中網(wǎng)格尺度優(yōu)化研究,分析不同網(wǎng)格尺度對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響,得到最適合的物理-熱工耦合的網(wǎng)格尺度,提出針對(duì)壓水堆組件建模過(guò)程中的網(wǎng)格優(yōu)化方案,并建立模型對(duì)其結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。JMCT是具備物理計(jì)算精細(xì)以及幾何描述精確的中子-光子耦合蒙特卡羅粒子輸運(yùn)模擬軟件。由本文以國(guó)產(chǎn)自主化的蒙特卡羅軟件JMCT2.2和計(jì)算流體力學(xué)力學(xué)軟件FLUENT6.3.26為基礎(chǔ),使用C++語(yǔ)言,通過(guò)外耦合方式,開(kāi)發(fā)了耦合程序,用Tally6卡對(duì)裂變沉積能進(jìn)行計(jì)數(shù)。通過(guò)接口程序?qū)Τ练e能進(jìn)行提取并轉(zhuǎn)化為功率密度并導(dǎo)出,通過(guò)FLUENT的UDF函數(shù),完成功率的導(dǎo)入,密度和溫度的輸出。通過(guò)網(wǎng)格優(yōu)化的結(jié)果,對(duì)典型的壓水堆模型進(jìn)行建模分析,發(fā)現(xiàn)使用溫度和密度作為中子學(xué)模型網(wǎng)格尺度的選取準(zhǔn)則,能夠大幅度減少建模工作量,提高計(jì)算效率并保證計(jì)算精度。通過(guò)對(duì)比JMCT-FLUENT耦合計(jì)算結(jié)果與MCNP-FLUENT耦合計(jì)算結(jié)果,并分析每個(gè)網(wǎng)格計(jì)算得到的功率與溫度分布情況,以及整體模型的計(jì)算結(jié)果評(píng)價(jià),初步評(píng)價(jià)JMCT與FLUENT程序耦合的準(zhǔn)確性。發(fā)現(xiàn)JMCT-FLUENT耦合能夠準(zhǔn)確的引入溫度和密度的反饋,并能準(zhǔn)確的計(jì)算出反應(yīng)堆內(nèi)的參數(shù)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)工程物理研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TL33
【圖文】：

源參數(shù)選樣邐碰撞距離確邐探測(cè)器計(jì)數(shù)邐確定碰撞反邐計(jì)算碰撞后的中逡逑（１）邐＋邋定（２）邐—邐（３）—應(yīng)參數(shù)（３）—邐子參數(shù)（２）逡逑圖２．１中子輸運(yùn)隨機(jī)模擬流程逡逑從（２）到（５）循環(huán)直到中子參數(shù)滿(mǎn)足預(yù)設(shè)結(jié)束條件為止。這些條件包括：邊界條件、逡逑能量限、時(shí)間限和權(quán)截?cái)嘞蓿郏玻常�。這是一個(gè)中子的循環(huán)過(guò)程，蒙特卡羅法通過(guò)隨機(jī)數(shù)的逡逑１０逡逑

熱工水力學(xué)程序計(jì)算前，根據(jù)物理模型計(jì)算的功率分布，對(duì)每個(gè)網(wǎng)格的熱賦值。逡逑ＣＴ和ＦＬＵＥＮＴ之間的數(shù)據(jù)接口需要完成圖（３．１）所示功能，首先用戶(hù)需要對(duì)逡逑Ｔ和ＪＭＣＴ建立好模型，并建立好物理模型網(wǎng)格與熱工水力模型之間的映射后輸入一些必要信息，比如工作路徑、文件名、收斂參數(shù)等信息。一般情況Ｔ程序開(kāi)始第一步計(jì)算，計(jì)算完成之后，由程序?qū)ⅲ剩停茫暂敵鑫募袞旁倪^(guò)歸一化因子轉(zhuǎn)化為功率密度分布，再通過(guò)ＵＤＦ傳遞給熱工水力模型每個(gè)成體積熱源。ＦＬＵＥＮＴ計(jì)算完成之后，輸出網(wǎng)格的密度和溫度分布，通過(guò)用序（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）重新編寫(xiě)ＪＭＣＴ的模型文件（ＧＤＭＬ），改變每個(gè)幾何塊中的密度度參數(shù)，以及截面信息，從而完成一次耦合過(guò)程的數(shù)據(jù)傳遞。逡逑

邐ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ邐熱工水力學(xué)模塊逡逑圖３．１數(shù)據(jù)交換示意圖逡逑３．１．２網(wǎng)格匹配逡逑網(wǎng)格匹配是連接物理模型和熱工水力學(xué)模型的橋梁。網(wǎng)格匹配方式可分為兩種方逡逑式：一一映射方式和體積權(quán)重方式［１（）］。一一映射的方式通過(guò)中子學(xué)模型和熱工水力逡逑學(xué)模型使用同一套網(wǎng)格，如圖（３．２ａ）所示，然后將每一個(gè)網(wǎng)格進(jìn)行一一匹配。使用一一逡逑映射的方式，不需要體積權(quán)重處理，具備很高的精度，但是對(duì)于中子學(xué)程序，其網(wǎng)格逡逑劃分程序不如ＣＦＤ那樣靈活，尤其是在邊界層部分。如果使用同一套網(wǎng)格，ＣＦＤ模型逡逑網(wǎng)格質(zhì)量差，收斂慢并且計(jì)算誤差很大。逡逑體積權(quán)重方式如圖（３．２ｂ）所示，采用體積對(duì)參數(shù)進(jìn)行加權(quán)，對(duì)于熱工網(wǎng)格１處的熱逡逑源分布，因?yàn)槠浒谖锢砭W(wǎng)格１處，所以其物理參數(shù)等于物理網(wǎng)格１中的參數(shù)；對(duì)逡逑于物理網(wǎng)格１處的溫度以及密度參數(shù)，因?yàn)槠鋮^(qū)域包含了熱工網(wǎng)格的１、２、４、５處的逡逑１９逡逑

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本文編號(hào)：2757259