2019年CFX应用于反应堆堆芯复杂流场计算的标准题分析(上海交通大学).ppt
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1、CFX应用于反应堆堆芯复杂流场计算的标准题计算分析,上海交通大学 核科学与工程学院 杨燕华 顾汉洋 张 戈,目 录,1. 研究目的和内容 2几何结构建模和简化 3计算网格划分 4计算结果及敏感性分析 5全文总结,1.研究目的和内容,研究目的 考查CFD计算复杂流场的适用性 反应堆堆芯复杂流场计算几何简化考察 网格、数值模型、数值方法敏感性考察 总结CFD应用的经验 研究对象 秦山600MWe核电站反应堆水力模拟试验 根据工程图确定计算域,1.研究目的和内容,研究内容 建立几何模型,适当简化 合理网格划分,用CFX程序模拟计算 对结构简化、网格质量和数量的控制和优化 敏感性分析研究 几何模型简化
2、 网格划分 湍流模型 数值求解算法 入口流量条件 总结CFX程序使用经验,给定工况和边界条件,入口边界条件 出口边界 速度连续的边界条件。 参考压力 参考压力为0.5MPa 参考压力位置选在计算域出口端 壁面边界 采用无滑移壁面条件。,双进双出工况,单进单出工况,2几何结构建模和简化,简化上腔室,出 口 管,入 口 管,堆 芯 上 板,简 化 堆 芯,堆 芯 下 板,下支撑柱段,吊 篮 底 板,下 腔 室,原 点,压力容器下降段,几何结构简化方案表,2.1 流体子域建模,压力容器入口段 未简化 压力容器下降段 屏蔽板简化,2.1 流体子域建模,下腔室 未简化,2.1 流体子域建模,吊篮底板 人
3、孔新方案 下部支撑柱 去除支撑柱 堆芯下板 4孔简化为1孔,2.1 流体子域建模,简化堆芯 圆柱形简化 分布阻力模型,2.1 流体子域建模,上腔室 去除上支撑柱,2.1 流体子域建模,堆芯上板 未简化 压力容器出口管 未简化,2.2 子模块组合,压力容器入口段流体 入口管+下降段上部 压力容器下降段流道流体 下降段下部 堆芯段流体 堆芯,2.2 子模块组合,下腔室与堆芯下部各板流体(截面图) 下降段底部+下腔室+吊篮底板+下支撑柱+下板 上板及压力容器出口段流体 上板+上腔室+出口管,3计算网格划分,网格类型 结构化网格 非结构化网格 网格划分方法 结构化网格 自上而下,3D 自下而上,2D
4、3D) 非结构化网格 自动划分,3计算网格划分,压力容器入口段流体 压力容器下降段流道流体 堆芯段流道流体,下腔室与堆芯下部各板段流体网格 上板及压力容器出口段流体,3计算网格划分,4计算结果及敏感性分析,敏感性分析 4.1 几何模型简化 4.1.1 下降段屏蔽板敏感性 4.1.2 下降段支撑块敏感性 4.1.3 吊篮底板人孔敏感性 4.1.4 下支撑柱敏感性 4.1.5 堆芯下板敏感性 4.1.6 不同堆芯段阻力敏感性 4.1.7 出口段流体敏感性 4.2 网格划分 4.2.1 交界面设置敏感性 4.2.2 下板处网格加密敏感性 4.2.3 网格数量敏感性 4.3 湍流模型敏感性 4.4 数
5、值求解算法敏感性 4.5 入口流量条件敏感性,计算基准方案 双进双出 入口速度为880 m/s 计算结果评价标准 堆芯下板归一化流量标准差 各孔计算值,4.1.1 下降段屏蔽板敏感性,下降段屏蔽板简化 算例1 52万网格 算例2 58万网格,算例1 简化屏蔽板方案,算例2 不简化屏蔽板方案,4.1.1 下降段屏蔽板敏感性,计算结果差别很小 下降段屏蔽板可以做简化,4.1.2 下降段支撑块敏感性,下降段支撑块简化 算例3 50万网格 算例1 52万网格,算例1 不简化支撑块方案,算例3 简化支撑块方案,4.1.2 下降段支撑块敏感性,简化提高均一性 外围孔较大偏差 下降段支撑块不能简化,4.1.
6、3 吊篮底板人孔敏感性,吊篮底板人孔 算例4 59万网格 算例1 52万网格,算例1 新人孔方案,算例4 旧人孔方案,4.1.3 吊篮底板人孔敏感性,中央各孔流量影响大 新人孔方案更准确,4.1.4 下支撑柱敏感性,下支撑柱简化 算例5 59万网格 算例1 52万网格,算例1 下支撑柱简化方案,算例5 下支撑柱不简化方案,4.1.4 下支撑柱敏感性,不简化情况实验值的高点吻合好 简化情况下实验值的低点吻合好 简化下支撑柱能够更好的模拟实验值,4.1.5 堆芯下板敏感性,堆芯下板简化 算例1 52万网格 算例6 63万网格,算例1 简化下板方案,算例6 非简化下板方案,4.1.5 堆芯下板敏感性
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