子通道分析方法調(diào)研報告-資料下載頁
2025-08-05 04:59本頁面
【正文】 型在均相流模型中, 物理模型的選擇相對來說比較簡單。而在兩流體模型中, 由于兩流體模型的準(zhǔn)確性主要取決于描述流體間相互作用的經(jīng)驗關(guān)系式的準(zhǔn)確性, 因此物理模型就顯得至關(guān)重要。方程組的求解需要若干建立在物理模型基礎(chǔ)之上的、用以描述流體間相互作用的關(guān)系式來使方程組封閉, 不同的流型, 描述其流動特性的經(jīng)驗關(guān)系式是不同的。流型的判別一般采用流型圖。流型圖的種類很多, 不同的流型圖之間的出入有時也很大。COBRATF 在借鑒A. E. Dukler 1979 年Houson 大學(xué)所作的關(guān)于流型轉(zhuǎn)變的年度報告之后, 發(fā)展了一種適用范圍極廣又極為簡單的流型圖, 作為流型判別的依據(jù)。COBRATF 中的流型圖分為兩個部分: 正常流型圖和熱壁流型圖。它們都是研究垂直流動的, 因為COBRATF 是用于分析系統(tǒng)垂直部件的, 因而橫向流型并未考慮。(1) 正常流型圖: 當(dāng)計算區(qū)域中包含的固體表面溫度小于399 ℃, 即可選用正常流型圖。正常流型圖以空泡份額αv 為依據(jù)將流動型態(tài)分為彌散泡狀流(0 αv 0. 2) 、塊狀流(0. 2 ≤αv ≤0. 5) 、攪拌流(0. 5 αv αcrit ) 和膜狀流(αcrit ≤αv) 。(2) 熱壁流型圖: 熱壁流型圖主要用于分析再淹沒過程及計算區(qū)域的固體壁面溫度大于399 ℃的兩相流動。在頂部再淹沒過程中, 當(dāng)0. 8 ≤αv 時即為降落膜流動, 否則就會發(fā)生頂部涌進(jìn)現(xiàn)象, 即液塊直徑相當(dāng)于流動通道的直徑。在底部再淹沒過程中, 冷卻液體處于過冷狀態(tài)時, 壁面處形成環(huán)狀蒸汽膜, 稱為反環(huán)狀流。否則即形成彈狀流[6] 。在計算中, 通過以上流型圖來區(qū)分流體的流動型態(tài), 從而確定各種經(jīng)驗關(guān)系式的適用性。在COBRATF 中所選用的經(jīng)驗關(guān)系式都是較經(jīng)典的, 并且為大量的實驗所證實。 COBRATF數(shù)值方法COBRA系列程序的發(fā)展伴隨著數(shù)值方法的不斷完善。COBRAⅢC 中采用了半顯式的邊值解法, 使得由繞絲和導(dǎo)流片所引起的強(qiáng)烈交混問題的求解成為可能, 同時也提高了瞬態(tài)分析的能力。COBRAⅣ在此基礎(chǔ)上發(fā)展了一種ACE 解法, 即時間顯式瞬時壓力2速度法,它可以處理倒流、環(huán)流和噴出等復(fù)雜工況, 為研究從噴出到再淹沒冷卻劑喪失的事故全過程提供了可能[4 , 5 ] 。COBRATF 則在前兩者的基礎(chǔ)上發(fā)展了一種稱之為強(qiáng)穩(wěn)定兩步法的數(shù)值方法, 大幅度地提高了計算速度。下面就此方法作一簡單介紹。在給定壓力場和溫度場之后, COBRATF 首先解出動量方程, 然后用新的速度場代入質(zhì)量方程和能量方程, 因為該速度場與真實速度場的差異, 方程兩邊不等, 將方程右邊移到左邊可得余量方程。然后對每一相的質(zhì)量和能量余量方程進(jìn)行求導(dǎo), 得到一方程組, 對這一方程組用高斯消去法可得 （４） （５） ?。ǎ叮 。ǎ罚。ǎ福τ谒梅匠探M, COBRATF 使用時間步長控制的方法使非線性系數(shù)αk , g k 在同一時間步長內(nèi)保持一個合理的變化范圍, 從而可以近似認(rèn)為αk , g k 恒定, 這樣方程組左邊的變量在一個時間步長內(nèi)通過一次計算即可解出。因而極大地減少了計算時間。至于壓力方程的求解, COBRATF 提供了兩種方法以提高GuassSediel 迭代的速度: 其一為GS 的降維法, 其二為再平衡計算法。詳細(xì)過程可見文獻(xiàn)[ 13] 。 COBRATF算例分析COBRATF 對標(biāo)準(zhǔn)再淹沒實驗FLECHT2SEASET 31805[7 ] (2. 03cm/ s) 的計算結(jié)果與實驗結(jié)果的比較見文獻(xiàn)[ 1] 。由分析比較可以得出以下結(jié)論: ①在試驗區(qū)段的下段, 熱棒溫度與試驗結(jié)果相當(dāng)吻合, 而在高端則有很大出入, 這一點可以用在高端細(xì)分子通道的方法加以修正。 ②空泡份額在任意位置與試驗結(jié)果都符合得相當(dāng)好, 這一點也正好證明了液滴模型和相間剪切模型的合理性。在此基礎(chǔ)上對通道結(jié)構(gòu)進(jìn)行了再次細(xì)分,將原來的單通道結(jié)構(gòu)改為雙通道結(jié)構(gòu)。并在HP486 DX 42100 微機(jī)上做了進(jìn)一步的分析計算, 整個再淹沒過程只用了6 個小時。計算結(jié)果也有了明顯的改善(如圖1) , 在圖1 中假設(shè)當(dāng)αL = 0. 8 時, 即可認(rèn)為是驟冷前沿。圖６：驟冷前沿隨時間變化關(guān)系的計算結(jié)果與FLECHT2SEASET實驗結(jié)果的比較附：參考文獻(xiàn)[1] 章靖武 子通道熱工水力分析 核動力工程，第3卷 第1期[2] 彭木彰. 核反應(yīng)堆傳熱計算，核動力工程。 , 第10卷 第6期[3] 彭木彰 COBRA程序數(shù)學(xué)模型的特點 核動力工程。 , 第５卷 第6期[4] 楊志民. 棒束間復(fù)雜流動傳熱模擬計算，原子能科學(xué)技術(shù)，第31卷 第2期[5] 孫啟才 反應(yīng)堆穩(wěn)態(tài)熱工子通道分析方法的基本原理，核動力工程。 , 第2卷 第5期[6] 陳立新. 子通道程序PRTHA在西安脈沖堆上的應(yīng)用，核動力工程，第24卷 第6期(增刊)[7] 郝老迷，快堆燃料組件的子通道分析，原子能科學(xué)技術(shù)，第27卷 第5期[8] 傅鋼， CASTA_1_水堆全堆芯和子通道三維兩流體瞬態(tài)分析程序，清華大學(xué)學(xué)報，1986，第26卷 第1期[9] 張東輝， 利用子通道程序?qū)於讯研径铝鞯挠嬎鉡10] 王松濤，釷基先進(jìn)坎杜堆子通道分析，2007, 第28卷 第4期[11] VIPRE01 Description[12] 楊志林. COBRATF 程序的特點, 核動力工程 . 第19卷 第3期[13] COBRA/ TRAC2A Thermal2Hydraulics Code for Transient Analysis of Nuclear Reactor Vessels and Primary Coolant Systems. NUREG/ CR23406 , PNL24385 , Vol . 1～5 ,1983.
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