本發(fā)明屬于反應(yīng)堆燃料組件流體動(dòng)力學(xué)模擬和分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種結(jié)合阻力和能量分布包含格架攪混效應(yīng)的子通道分析方法。

背景技術(shù)：

在核電站的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，臨界熱流密度(CHF)、臨界功率是限制核電站運(yùn)行的最重要的參數(shù)之一。在臨界功率以下，反應(yīng)堆可以最大限度安全地將核能轉(zhuǎn)換成電能。燃料棒束CHF和堆芯的局部熱工水力參數(shù)密切相關(guān)，鑒于反應(yīng)堆堆芯子通道復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)以及寬參數(shù)范圍的運(yùn)行工況，并不能在理論上對CHF完全給出解析解。

傳統(tǒng)核燃料棒束的CHF關(guān)系式是基于棒束實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和子通道程序計(jì)算出的局部熱工水力參數(shù)開發(fā)得到。而為了獲得這些反應(yīng)堆工況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)需耗費(fèi)相當(dāng)大的財(cái)力和較長的時(shí)間周期。基于此開發(fā)的CHF關(guān)系式用來進(jìn)行核電站運(yùn)行安全分析并指導(dǎo)核燃料設(shè)計(jì)。子通道分析方法是目前安審必備的工具，用計(jì)算反應(yīng)堆堆芯的局部熱工水力參數(shù)并藉以做出安全分析和評估其CHF限值，這是反應(yīng)堆安全分析的關(guān)鍵步驟。目前除了因?yàn)榧倕?shù)平均效應(yīng)產(chǎn)生的不準(zhǔn)確性以外，子通道分析主要的弊端之一是缺少對絕大多數(shù)反應(yīng)堆堆芯中所使用格架的攪混性能的模擬和計(jì)算。因此，目前所有子通道程序在計(jì)算局部熱工水力參數(shù)時(shí)普遍存在很大的不確定性和誤差。這種不確定性和誤差，在CHF關(guān)系式開發(fā)擬定時(shí)，經(jīng)常需借助大量棒束CHF實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來彌補(bǔ)，并導(dǎo)致其擬定的CHF關(guān)系式應(yīng)用范圍的局限性。同時(shí)，在安全分析時(shí)，這種子通道程序在計(jì)算局部熱工水力參數(shù)時(shí)的不確定性也經(jīng)常導(dǎo)致CHF計(jì)算中很大的誤差，并因而產(chǎn)生很大的設(shè)計(jì)限值及設(shè)計(jì)偏差，使得反應(yīng)堆運(yùn)行效率偏低或安全系數(shù)降低。

由于對攪混格架功能缺乏認(rèn)知，目前所有的子通道程序均將攪混格架的模擬簡化為普通的形阻系數(shù)或總體性的所謂“攪混系數(shù)”(β或TDC)，完全無法對格架上各個(gè)關(guān)鍵部件(如攪混翼、彈簧、剛凸和焊點(diǎn)等)的不同攪混性能進(jìn)行模擬。此外，有人提出了在子通道分析方法中，采用基于雷諾數(shù)開發(fā)的形阻系數(shù)關(guān)系式來代替原來的形阻系數(shù)常量。而采用上述方法，因?yàn)樗玫男巫柘禂?shù)關(guān)系式與格架幾何結(jié)構(gòu)仍然無關(guān)，依舊不能精確地反映格架的攪混特性，無法消除局部熱工水力參數(shù)計(jì)算的不準(zhǔn)確性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種結(jié)合阻力和能量分布包含格架攪混效應(yīng)的子通道分析方法，該方法通過擬合能夠反映攪混格架關(guān)鍵部件攪混性能的動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式和能量源項(xiàng)關(guān)系式，并將該動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式添加至對應(yīng)的動(dòng)量守恒方程中，將該能量源項(xiàng)關(guān)系式添加至對應(yīng)的能量守恒方程中，求解新的守恒方程，從而獲得反應(yīng)堆堆芯內(nèi)更準(zhǔn)確的局部熱工水力參數(shù)，使得CHF值和CHF位置的預(yù)測更加準(zhǔn)確。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種結(jié)合阻力和能量分布包含格架攪混效應(yīng)的子通道分析方法，包括以下步驟：

1)預(yù)設(shè)待分析的反應(yīng)堆堆芯的CHF值和CHF位置的預(yù)測值的準(zhǔn)確度；

2)收集攪混格架在不同工況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；

所述攪混格架為待分析的反應(yīng)堆堆芯的攪混格架，或包含待分析的反應(yīng)堆堆芯攪混格架在內(nèi)的多種攪混格架；

所述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)包括至少四類：第一類和第二類實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為棒束軸向和徑向非均勻加熱工況下的CHF實(shí)驗(yàn)獲得的CHF值和CHF位置，其余實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是在棒束通道壓力分布、棒束通道流速分布、攪混實(shí)驗(yàn)獲得的出口溫度分布以及棒束通道流場溫度中任選至少兩類；

3)采取以下任一方法建立待分析的反應(yīng)堆堆芯的攪混格架的動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式和能量源項(xiàng)關(guān)系式：

方法A)利用待分析的反應(yīng)堆堆芯的攪混格架在不同工況下的至少四類實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)直接擬合動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式和能量源項(xiàng)關(guān)系式；

方法B)利用待分析的反應(yīng)堆堆芯的攪混格架在不同工況下的至少四類實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)標(biāo)定計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件，再用該軟件在標(biāo)定的范圍內(nèi)計(jì)算局部熱工水力參數(shù)，擬合動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式和能量源項(xiàng)關(guān)系式；

方法C)利用所收集的多種攪混格架在不同工況下的至少四類實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合與所收集的多種攪混格架相匹配的動(dòng)量源項(xiàng)通用關(guān)系式和能量源項(xiàng)通用關(guān)系式，再由待分析的反應(yīng)堆堆芯的攪混格架在不同工況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求得動(dòng)量源項(xiàng)通用關(guān)系式和能量源項(xiàng)通用關(guān)系式的系數(shù)，最終獲得反映該攪混格架關(guān)鍵部件攪混性能的動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式和能量源項(xiàng)關(guān)系式；所述關(guān)鍵部件包括攪混翼、條帶、剛凸、彈簧和焊點(diǎn)；

4)在子通道程序中添加步驟3)獲得的動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式和能量源項(xiàng)關(guān)系式，再用該子通道程序計(jì)算待分析的反應(yīng)堆堆芯的熱工水力參數(shù)，從中得到該反應(yīng)堆堆芯不同工況下CHF值和CHF位置的預(yù)測值；

5)分別判斷該反應(yīng)堆堆芯不同工況下CHF值的預(yù)測值與步驟2)中所收集的CHF值之間的比值，以及不同工況下CHF位置的預(yù)測值與步驟2)中所收集的CHF位置之間的差值是否滿足步驟1)中所預(yù)設(shè)的準(zhǔn)確度；若任意一項(xiàng)不滿足，則對子通道程序進(jìn)行優(yōu)化和/或?qū)HF關(guān)系式進(jìn)行改進(jìn)，再重復(fù)步驟4)和5)；

6)輸出待分析反應(yīng)堆堆芯的CHF值和CHF位置的預(yù)測值。

上述步驟3)的方法C)中擬合動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式和能量源項(xiàng)關(guān)系式的方法具體如下：

C1)將收集的同一類實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，找出與格架攪混性能相關(guān)的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)和局部熱工水力參數(shù)；

C2)選擇攪混格架的多個(gè)幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)和局部熱工水力參數(shù)分別作為動(dòng)量源項(xiàng)通用關(guān)系式和能量源項(xiàng)通用關(guān)系式的變量；

C3)結(jié)合收集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和選擇的變量，采用最小二乘法擬合動(dòng)量源項(xiàng)通用關(guān)系式和能量源項(xiàng)通用關(guān)系式；

C4)針對待分析的反應(yīng)堆堆芯攪混格架的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定動(dòng)量源項(xiàng)通用關(guān)系式和能量源項(xiàng)通用關(guān)系式中的系數(shù)，最終得到動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式和能量源項(xiàng)關(guān)系式。

上述步驟C3)中所擬合的動(dòng)量源項(xiàng)通用關(guān)系式包括軸向動(dòng)量源項(xiàng)通用關(guān)系式Φ_A和橫向動(dòng)量源項(xiàng)通用關(guān)系式Φ_L，具體如下：

式中：

A″_W是包含格架時(shí)的潤濕周長，單位為m；

ρ是流體密度，單位為kg/m³；

V_total是流場局部速度，單位為m/s；

A_R是不包含格架時(shí)的潤濕周長，單位為m；

θ是流場局部速度與棒束方向的夾角，單位為度；它是流場的局部軸向速度和局部橫向速度的函數(shù)，其計(jì)算式可表達(dá)如下：

D″_V是包含格架時(shí)的子通道當(dāng)量直徑，單位為m；

P是子通道的濕周，單位為m；

u是棒束軸向分速度，單位為m/s；

v是棒束橫向分速度，單位為m/s；

u₁是攪混翼切向分速度，單位為m/s；

v₁是攪混翼法向分速度，單位為m/s；

α是攪混翼與棒束方向的夾角，單位為度；

K_u，K_v，K_u1和K_v1是動(dòng)量源項(xiàng)通用關(guān)系式中對應(yīng)待分析的反應(yīng)堆堆芯的攪混格架的系數(shù)；K_u，K_v，K_u1和K_v1的值跟該攪混格架的幾何結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，由該攪混格架的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定；

所述步驟C3)中所擬合的能量源項(xiàng)通用關(guān)系式跟氣液兩相的界面面積、液相比焓、氣相比焓、液相速度、氣相速度、壓力密切相關(guān)，具體如下：

式中：

下標(biāo)l表示液相，下標(biāo)g表示氣相；

ρ_l和ρ_g分別是液相密度和氣相密度，單位為kg/m³；

h_l和h_g分別是液相比焓和氣相比焓，單位為kJ/kg；

V_l和V_g分別是液相速度和氣相速度，單位為m/s；

L是攪混翼長度，單位為m；

E₁，E₂和E₃是能量源項(xiàng)通用關(guān)系式中對應(yīng)待分析的反應(yīng)堆堆芯的攪混格架的系數(shù)；E₁，E₂和E₃的值跟該攪混格架的幾何結(jié)構(gòu)和流場的流型相關(guān)，包括泡狀流、彈狀流、彌散流和環(huán)狀流，在不同的流型工況下，E₁，E₂和E₃的值不同，需要根據(jù)不同流型工況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定。

上述步驟4)具體如下：

4.1)在子通道程序中添加步驟3)獲得的動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式和能量源項(xiàng)關(guān)系式；同時(shí)，確定待分析的反應(yīng)堆堆芯的幾何條件和計(jì)算所要滿足的殘差要求；所述幾何條件包括燃料棒個(gè)數(shù)、燃料棒直徑、燃料棒中心間距、棒束長度和棒束流通面積、格架間距；所述殘差要求包括求解質(zhì)量守恒方程、動(dòng)量守恒方程或能量守恒方程時(shí)所要滿足的殘差要求；

4.2)在添加了動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式和能量源項(xiàng)關(guān)系式的子通道程序中，將反應(yīng)堆堆芯的流場按照其軸向功率分布、橫向功率分布以及幾何條件劃分成以子通道為流通截面的多個(gè)軸向控制體；所述子通道如圖2所示，是由相鄰的燃料棒表面和相鄰燃料棒的中心連線圍成的最小流通通道A，或者由相鄰的燃料棒表面、壁面和相鄰燃料棒的中心連線的延伸線圍成的最小流通通道B或C；

4.3)求解該反應(yīng)堆堆芯的燃料模型獲得熱邊界條件，或根據(jù)該反應(yīng)堆堆芯的熱流密度獲得熱邊界條件；

4.4)求解能量守恒方程、動(dòng)量守恒方程和質(zhì)量守恒方程，得到滿足殘差要求的所有軸向控制體內(nèi)的熱工水力參數(shù)；其中動(dòng)量守恒方程的求解需要將該攪混格架的動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式添加至對應(yīng)的流體氣相、液相和/或液滴相的動(dòng)量守恒方程中，能量守恒方程的求解需要將該攪混格架的能量源項(xiàng)關(guān)系式添加至對應(yīng)的流體氣相、液相和/或液滴相的能量守恒方程中；

4.5)從求解得到的所有軸向控制體內(nèi)的熱工水力參數(shù)中提取局部熱工水力參數(shù)，從中得到該反應(yīng)堆堆芯不同工況下CHF值和CHF位置的預(yù)測值。

上述步驟4.4)第一種解法具體如下：

4.4.1)以每個(gè)軸向控制體為單元，列出對應(yīng)的流體氣相、液相和/或液滴相的能量守恒方程，并將該反應(yīng)堆堆芯中的攪混格架的能量源項(xiàng)關(guān)系式添加至對應(yīng)的流體氣相、液相和/或液滴相的能量守恒方程中；再根據(jù)熱邊界條件求解該能量守恒方程，獲得每個(gè)軸向控制體的比焓、燃料棒表面溫度、流體密度和流體溫度；

4.4.2)以每個(gè)軸向控制體為單元，列出對應(yīng)的流體氣相、液相和/或液滴相的動(dòng)量守恒方程，并將該反應(yīng)堆堆芯中的攪混格架的動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式添加至對應(yīng)的流體氣相、液相和/或液滴相的動(dòng)量守恒方程中；再根據(jù)每個(gè)軸向控制體的比焓、燃料棒表面溫度、流體密度和流體溫度，求解該動(dòng)量守恒方程，獲得橫向流速和壓力；

4.4.3)以每個(gè)軸向控制體為單元，列出對應(yīng)的流體氣相、液相和/或液滴相的質(zhì)量守恒方程；根據(jù)每個(gè)軸向控制體內(nèi)的橫向流速和壓力，求解該質(zhì)量守恒方程，獲得軸向流速；

4.4.4)判斷質(zhì)量守恒方程、動(dòng)量守恒方程和能量守恒方程是否滿足殘差要求，若不滿足，則按照步驟4.4.1)至步驟4.4.3)的順序進(jìn)行反復(fù)迭代，若滿足，則獲得每個(gè)軸向控制體內(nèi)的熱工水力參數(shù)；所述熱工水力參數(shù)包括燃料棒表面溫度、軸向流速、橫向流速、壓力、流體密度、流體溫度、比焓。

上述步驟4.4)第二種解法具體如下：

4.4.1)以每個(gè)軸向控制體為單元，列出對應(yīng)的流體氣相、液相和/或液滴相的動(dòng)量守恒方程，并將該反應(yīng)堆堆芯中的攪混格架的動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式添加至對應(yīng)的流體氣相、液相和/或液滴相的動(dòng)量守恒方程中；再根據(jù)熱邊界條件求解該動(dòng)量守恒方程，獲得初始的橫向流速和軸向流速；

4.4.2)以每個(gè)軸向控制體為單元，列出對應(yīng)的流體氣相、液相和/或液滴相的質(zhì)量守恒方程，根據(jù)每個(gè)軸向控制體的橫向流速和軸向流速，求解該質(zhì)量守恒方程，獲得更新后的橫向流速、軸向流速和壓力；

4.4.3)以每個(gè)軸向控制體為單元，列出對應(yīng)的流體氣相、液相和/或液滴相的能量守恒方程，并將該反應(yīng)堆堆芯中的攪混格架的能量源項(xiàng)關(guān)系式添加至對應(yīng)的流體氣相、液相和/或液滴相的能量守恒方程中；再根據(jù)每個(gè)軸向控制體內(nèi)更新后的橫向流速、軸向流速和壓力，求解該能量守恒方程，獲得比焓；

4.4.4)判斷動(dòng)量守恒方程、質(zhì)量守恒方程和能量守恒方程是否滿足殘差要求，若不滿足，則按照步驟4.4.1)至步驟4.4.3)的順序進(jìn)行反復(fù)迭代，若滿足，則獲得每個(gè)軸向控制體內(nèi)的熱工水力參數(shù)；所述熱工水力參數(shù)包括軸向流速、橫向流速、壓力、流體密度、流體溫度、比焓。

上述步驟4)中添加了動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式的子通道程序的動(dòng)量守恒方程具體如下：

軸向動(dòng)量守恒方程：

式中：

下標(biāo)i和j是子通道編號，其中i表示所要求解的子通道，j表示與子通道i相鄰的子通道；

m_i是子通道i內(nèi)的軸向流量，單位為kg/s；

t是時(shí)間，單位為s；

Z是單個(gè)軸向控制體的軸向高度，單位為m；

ρ_i是子通道i內(nèi)的流體密度，單位為kg/m³；

A_i是子通道i的流通面積，單位為m²；

w_ij是從子通道i到子通道j的橫向流量，單位為kg/(m*s)；w_ij為正值時(shí)表示橫向流量從子通道i流到子通道j，w_ij為負(fù)值時(shí)表示橫向流量從子通道j流到子通道i；

u^*是施主單元控制體內(nèi)的軸向流速，單位為m/s；其意義表達(dá)如下式：

f_T是橫向湍流攪混摩擦系數(shù)，單位為1；

w′_ij是從子通道i到子通道j的湍流攪混量，單位為kg/(m*s)；

w′_ji是從子通道j到子通道i的湍流攪混量，單位為kg/(m*s)；

u′_i是子通道i的脈動(dòng)速度，單位為m/s；

u′_j是子通道j的脈動(dòng)速度，單位為m/s；

p_i是子通道i內(nèi)的壓力，單位為Pa；

g是重力加速度，單位為m/s²；

f是軸向摩擦系數(shù)，單位為1；

D_h是子通道的當(dāng)量直徑，單位為m；

Φ_A是反映該攪混格架的攪混性能的軸向動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式；

橫向動(dòng)量守恒方程：

式中：

l是橫向動(dòng)量控制體的等效長度，單位為m；

v^*是施主單元控制體內(nèi)的橫向流速，單位為m/s；其意義表達(dá)如下式：

K_G是橫向流動(dòng)阻力系數(shù)，單位為1；

S_ij是子通道i與子通道j之間的間隙寬度，單位為m；

p_i和p_j分別是子通道i與子通道j內(nèi)的壓力，單位為Pa；

Φ_L是反映該攪混格架的攪混性能的橫向動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式；

上述步驟4)中添加了能量源項(xiàng)關(guān)系式的子通道程序的能量守恒方程具體如下：

式中：

h_i和h_j分別是子通道i和子通道j內(nèi)的比焓，單位為kJ/kg；

h^*是施主單元控制體內(nèi)的比焓，單位為kJ/kg；其意義表達(dá)如下式：

λ_i是子通道i內(nèi)的流體導(dǎo)熱系數(shù)，單位為W/(m*K)；

T_i和T_j分別是子通道i和子通道j內(nèi)的流體溫度，單位為℃；

L_C是幾何修正常數(shù)，單位為1；

n是與子通道i相鄰的加熱壁面?zhèn)€數(shù)，單位為1；

是與子通道i相鄰的加熱壁面面積，單位為m²；

q_n是與子通道i相鄰的加熱壁面的熱流密度，單位為J/(m²*s)；

Θ是反映該攪混格架攪混性能的能量源項(xiàng)關(guān)系式；當(dāng)能量守恒方程代表氣相的能量變化規(guī)律時(shí)，Θ前面的符號為正，當(dāng)能量守恒方程代表液相的能量變化規(guī)律時(shí)，Θ前面的符號為負(fù)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明通過引入代表攪混格架影響的參數(shù)，包括攪混翼長度、攪混翼面積、攪混翼角度以及代表了條帶、剛凸、彈簧和焊點(diǎn)對流場影響的系數(shù)，從而更準(zhǔn)確地反映了攪混格架的幾何特征以及其對流場帶來的影響，提高了子通道方法預(yù)測反應(yīng)堆堆芯局部熱工水力參數(shù)的準(zhǔn)確性；

2、本發(fā)明通過引入代表攪混格架幾何結(jié)構(gòu)的參數(shù)，包括攪混翼長度、攪混翼面積、攪混翼角度以及代表了條帶、剛凸、彈簧和焊點(diǎn)對流場影響的系數(shù)，并且收集多個(gè)攪混格架的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)量源項(xiàng)通用關(guān)系式和能量源項(xiàng)通用關(guān)系式的開發(fā)，因此能廣泛應(yīng)用于不同類型攪混格架對流場影響的分析，能夠反映不同類型攪混格架對流場的影響，提高了子通道方法的適用性；

3、本發(fā)明計(jì)算所得到的包含格架攪混效應(yīng)的局部熱工水力參數(shù)，比傳統(tǒng)方法計(jì)算所得到的局部熱工水力參數(shù)更加準(zhǔn)確，而局部熱工水力參數(shù)是CHF關(guān)系式開發(fā)的關(guān)鍵因素之一，因此本發(fā)明計(jì)算所得到的包含格架攪混效應(yīng)的局部熱工水力參數(shù)可用于更準(zhǔn)確的反映格架效應(yīng)的CHF關(guān)系式的開發(fā)；

4、本發(fā)明計(jì)算所得到的包含格架攪混效應(yīng)的局部熱工水力參數(shù)，比傳統(tǒng)方法計(jì)算所得到的局部熱工水力參數(shù)更加準(zhǔn)確，而局部熱工水力參數(shù)是CHF值和位置預(yù)測的關(guān)鍵因素之一，因此本發(fā)明計(jì)算所得到的包含格架攪混效應(yīng)的局部熱工水力參數(shù)可用于更準(zhǔn)確地預(yù)測CHF值和CHF位置；

5、本發(fā)明能夠反映特定類型攪混格架對流場的影響，可提供更可靠的安全分析，提高安全系數(shù)，增加經(jīng)濟(jì)效益；

6、本發(fā)明能夠反映不同類型攪混格架對流場的影響，可作為格架設(shè)計(jì)開發(fā)的工具。

附圖說明

圖1是權(quán)利要求3中所述軸向動(dòng)量源項(xiàng)通用關(guān)系式和橫向動(dòng)量源項(xiàng)通用關(guān)系式中的部分變量示意圖。

圖2是本發(fā)明中代表核電廠典型反應(yīng)堆堆芯的小范圍(5x5)測試用子通道示意圖。

圖3和圖4是阻力分布(DRM)包含格架攪混效應(yīng)的子通道分析的兩種流程圖。

圖5是5x5棒束子通道劃分和編號示意圖。

圖6是子通道(2，8)之間的橫向流速曲線圖。

圖7是子通道(9，10)之間的橫向流速曲線圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明是結(jié)合阻力和能量分布包含格架攪混效應(yīng)的子通道分析方法，包括以下步驟：

1)預(yù)設(shè)待分析的反應(yīng)堆堆芯的CHF值和CHF位置的預(yù)測值的準(zhǔn)確度；

所述CHF值的預(yù)測值的準(zhǔn)確度可用下式表示：

式中CHF_m是實(shí)驗(yàn)獲得的CHF值，CHF_p是計(jì)算得到的CHF值的預(yù)測值，ε是預(yù)設(shè)的CHF值的預(yù)測值的準(zhǔn)確度；

所述CHF位置的預(yù)測值的準(zhǔn)確度可用下式表示：

|L_m-L_p|＜δ (12)

式中L_m是實(shí)驗(yàn)獲得的CHF位置，L_p是計(jì)算得到的CHF位置的預(yù)測值，δ是預(yù)設(shè)的CHF位置的預(yù)測值的準(zhǔn)確度；

2)收集攪混格架在不同工況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；

所述攪混格架為待分析的反應(yīng)堆堆芯的攪混格架，或包含待分析的反應(yīng)堆堆芯的攪混格架在內(nèi)的多種攪混格架；

所述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)包括至少四類：第一類和第二類實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為棒束軸向和徑向非均勻加熱工況下的CHF實(shí)驗(yàn)獲得的CHF值和CHF位置，其余實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在棒束通道壓力分布、棒束通道流速分布、攪混實(shí)驗(yàn)獲得的出口溫度分布以及棒束通道流場溫度中任選至少兩類；要求收集的每種攪混格架的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)至少包含200點(diǎn)以上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3)采取以下任一方法建立待分析的反應(yīng)堆堆芯的攪混格架的動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式和能量源項(xiàng)關(guān)系式：

方法A)利用待分析的反應(yīng)堆堆芯的攪混格架在不同工況下的至少四類實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)直接擬合動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式和能量源項(xiàng)關(guān)系式；

方法B)利用待分析的反應(yīng)堆堆芯的攪混格架在不同工況下的至少四類實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)標(biāo)定計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件，再用該軟件在標(biāo)定范圍內(nèi)計(jì)算局部熱工水力參數(shù)，擬合動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式和能量源項(xiàng)關(guān)系式；標(biāo)定范圍是指實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對應(yīng)工況所包含的壓力、溫度和流速范圍，計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件在標(biāo)定范圍內(nèi)的計(jì)算才是準(zhǔn)確可靠的；

方法C)利用所收集的多種攪混格架在不同工況下的至少四類實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合與所收集的多種攪混格架相匹配的動(dòng)量源項(xiàng)通用關(guān)系式和能量源項(xiàng)通用關(guān)系式，再由待分析的反應(yīng)堆堆芯的攪混格架在不同工況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求得動(dòng)量源項(xiàng)通用關(guān)系式和能量源項(xiàng)通用關(guān)系式的系數(shù)，最終獲得反映該攪混格架關(guān)鍵部件攪混性能的動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式和能量源項(xiàng)關(guān)系式；所述關(guān)鍵部件包括攪混翼、條帶、剛凸、彈簧和焊點(diǎn)；

方法C)中擬合動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式和能量源項(xiàng)關(guān)系式的方法具體如下：

C1)將收集的同一類實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，根據(jù)物理現(xiàn)象找出與格架攪混性能相關(guān)的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)和局部熱工水力參數(shù)，對找出的參數(shù)進(jìn)行敏感性分析，或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)列出重要度排序表；所述與攪混性能相關(guān)的格架幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)包括但不限于攪混翼面積、攪混翼彎角、攪混翼扭角、攪混翼長度、攪混翼寬度；與攪混性能相關(guān)的局部熱工水力參數(shù)包括但不限于軸向流速、橫向流速、溫度、壓力、CHF值、CHF位置；

C2)依據(jù)敏感性分析結(jié)果或者重要度排序表，選擇攪混格架的多個(gè)幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)和局部熱工水力參數(shù)作為動(dòng)量源項(xiàng)通用關(guān)系式和能量源項(xiàng)通用關(guān)系式的變量；動(dòng)量源項(xiàng)通用關(guān)系式和能量源項(xiàng)通用關(guān)系式的變量不完全相同；所述變量個(gè)數(shù)取決于所收集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的多少，所收集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)越多，變量個(gè)數(shù)越多；變量個(gè)數(shù)越多，動(dòng)量源項(xiàng)通用關(guān)系式和能量源項(xiàng)通用關(guān)系式越能夠更精確地反映實(shí)際的攪混性能；

C3)結(jié)合收集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和選擇的變量，采用最小二乘法擬合動(dòng)量源項(xiàng)通用關(guān)系式和能量源項(xiàng)通用關(guān)系式；

所擬合的動(dòng)量源項(xiàng)通用關(guān)系式包括軸向動(dòng)量源項(xiàng)通用關(guān)系式Φ_A和橫向動(dòng)量源項(xiàng)通用關(guān)系式Φ_L，它們都跟選擇的變量密切相關(guān)，具體如下：

式中：

A″_W是包含格架時(shí)的潤濕周長，單位為m；

ρ是流體密度，單位為kg/m³；

V_total是流場局部速度，單位為m/s；

A_R是不包含格架時(shí)的潤濕周長，單位為m；

θ是流場局部速度與棒束方向的夾角，單位為度；它是流場的局部軸向速度和局部橫向速度的函數(shù)，其計(jì)算式可表達(dá)如下：

D″_V是包含格架時(shí)的子通道當(dāng)量直徑，單位為m；

P是子通道的濕周，單位為m；

u是棒束軸向分速度，單位為m/s；

v是棒束橫向分速度，單位為m/s；

u₁是攪混翼切向分速度，單位為m/s；

v₁是攪混翼法向分速度，單位為m/s；

α是攪混翼與棒束方向的夾角，單位為度；

式中K_u，K_v，K_u1和K_v1是動(dòng)量源項(xiàng)通用關(guān)系式中對應(yīng)待分析的反應(yīng)堆堆芯的攪混格架的系數(shù)。上述軸向動(dòng)量源項(xiàng)通用關(guān)系式和橫向動(dòng)量源項(xiàng)通用關(guān)系式適用于氣相、液相和/或液滴相，對于具體的各相，式中各項(xiàng)的表達(dá)式可作進(jìn)一步細(xì)化。

結(jié)合收集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和選擇的變量，采用跟擬合動(dòng)量源項(xiàng)通用關(guān)系式相同的方法擬合能量源項(xiàng)通用關(guān)系式；所擬合的能量源項(xiàng)通用關(guān)系式跟氣液兩相的界面面積、液相比焓、氣相比焓、液相速度、氣相速度、壓力密切相關(guān)，具體如下：

式中：

下標(biāo)l表示液相，下標(biāo)g表示氣相；

ρ_l和ρ_g分別是液相密度和氣相密度，單位為kg/m³；

h_l和h_g分別是液相比焓和氣相比焓，單位為kJ/kg；

V_l和V_g分別是液相速度和氣相速度，單位為m/s；

L是攪混翼長度，單位為m；

E₁，E₂和E₃是能量源項(xiàng)通用關(guān)系式中對應(yīng)待分析的反應(yīng)堆堆芯的攪混格架的系數(shù)。

E₁，E₂和E₃的值跟待分析的反應(yīng)堆堆芯的攪混格架的幾何結(jié)構(gòu)和流場的流型相關(guān)，包括泡狀流、彈狀流、彌散流和環(huán)狀流。

C4)K_u，K_v，K_u1和K_v1需要結(jié)合該攪混格架的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定，最終獲得該攪混格架的動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式。K_u，K_v，K_u1和K_v1的值跟攪混格架的幾何結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，包括攪混翼形狀和大小，彈簧、剛凸、條帶和焊點(diǎn)的大小和排布方式。

E₁，E₂和E₃需要結(jié)合該攪混格架的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定，最終獲得該攪混格架的能量源項(xiàng)關(guān)系式。E₁，E₂和E₃的值除了跟幾何結(jié)構(gòu)相關(guān)外，還跟流型有關(guān)，包括泡狀流、彈狀流、彌散流和環(huán)狀流，在不同的流型工況下，E₁，E₂和E₃的值不同，需要根據(jù)不同流型工況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定。

動(dòng)量源項(xiàng)通用關(guān)系式和能量源項(xiàng)通用關(guān)系式中系數(shù)的確定需要根據(jù)該攪混格架的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定其壓力范圍、流場溫度范圍、流場速度范圍和加熱功率范圍，并利用最小二乘法確定各個(gè)待定系數(shù)。確定后的系數(shù)只適用于該攪混格架，且只適用于該攪混格架的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所確定的參數(shù)范圍內(nèi)。

4)在子通道程序中添加步驟3)獲得的動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式和能量源項(xiàng)關(guān)系式，再用該子通道程序計(jì)算待分析的反應(yīng)堆堆芯的熱工水力參數(shù)，從中得到該反應(yīng)堆堆芯不同工況下CHF值和CHF位置的預(yù)測值；

具體步驟為：

4.1)在子通道程序中添加步驟3)獲得的動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式和能量源項(xiàng)關(guān)系式；同時(shí)，確定待分析的反應(yīng)堆堆芯的幾何條件和計(jì)算所要滿足的殘差要求；所述幾何條件包括燃料棒個(gè)數(shù)、燃料棒直徑、燃料棒中心間距、棒束長度和棒束流通面積、格架間距；所述殘差要求包括求解質(zhì)量守恒方程、動(dòng)量守恒方程或能量守恒方程時(shí)所要滿足的殘差要求；

4.2)在添加了動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式和能量源項(xiàng)關(guān)系式的子通道程序中，將反應(yīng)堆堆芯的流場按照其軸向功率分布、橫向功率分布以及幾何條件劃分成以子通道為流通截面的多個(gè)軸向控制體；所述子通道如附圖2所示，是由相鄰的燃料棒表面和相鄰燃料棒的中心連線圍成的最小流通通道A，或者由相鄰的燃料棒表面、壁面和相鄰燃料棒的中心連線的延伸線圍成的最小流通通道B或C；

4.3)求解該反應(yīng)堆堆芯的燃料模型獲得熱邊界條件，或根據(jù)該反應(yīng)堆堆芯的熱流密度獲得熱邊界條件；反應(yīng)堆堆芯的燃料模型是工業(yè)上應(yīng)用比較成熟的模塊，不是本發(fā)明的內(nèi)容，因此不在此詳述；熱流密度是由用戶根據(jù)實(shí)際情況自定義的參數(shù)；

4.4)求解能量守恒方程、動(dòng)量守恒方程和質(zhì)量守恒方程，得到滿足殘差要求的所有軸向控制體內(nèi)的熱工水力參數(shù)；其中動(dòng)量守恒方程的求解需要將該攪混格架的動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式添加至對應(yīng)的流體氣相、液相和/或液滴相的動(dòng)量守恒方程中，能量守恒方程的求解需要將該攪混格架的能量源項(xiàng)關(guān)系式添加至對應(yīng)的流體氣相、液相和/或液滴相的能量守恒方程中；

4.5)從求解得到的所有軸向控制體內(nèi)的熱工水力參數(shù)中提取局部熱工水力參數(shù)，從中得到該反應(yīng)堆堆芯不同工況下CHF值和CHF位置的預(yù)測值。所有軸向控制體內(nèi)的熱工水力參數(shù)中包含熱流密度的預(yù)測值，熱邊界條件中包含所有軸向控制體內(nèi)加熱的熱流密度；當(dāng)某個(gè)軸向控制體內(nèi)熱流密度的預(yù)測值與對應(yīng)的該軸向控制體內(nèi)加熱的熱流密度的比值為1時(shí)，對應(yīng)的該軸向控制體的熱流密度的預(yù)測值就是CHF值的預(yù)測值，對應(yīng)的該軸向控制體的位置就是CHF位置的預(yù)測值。

步驟4.4)具體有多種解法；雖然不同的子通道分析的具體解法各不相同，但是本發(fā)明根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合了動(dòng)量源項(xiàng)通用關(guān)系式和能量源項(xiàng)通用關(guān)系式，并且根據(jù)該攪混格架的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，給不同形狀的攪混格架的動(dòng)量源項(xiàng)通用關(guān)系式和能量源項(xiàng)通用關(guān)系式賦予不同的系數(shù)，因此可以廣泛應(yīng)用于各種類型的子通道分析中；本發(fā)明具體給出了兩種解法。

第一種解法：

4.4.1)以每個(gè)軸向控制體為單元，列出對應(yīng)的流體氣相、液相和/或液滴相的能量守恒方程，并將反應(yīng)堆堆芯中該攪混格架的能量源項(xiàng)關(guān)系式添加至該能量守恒方程中，示例如下：

式中：

i和j是子通道編號，其中i表示所要求解的子通道，j表示與子通道i相鄰的子通道；

A_i是子通道i的流通面積，單位為m²；

ρ_i是子通道i內(nèi)的流體密度，單位為kg/m³；

h_i和h_j分別是子通道i和子通道j內(nèi)的比焓，單位為kJ/kg；

t是時(shí)間，單位為s；

m_i是子通道i內(nèi)的軸向流量，單位為kg/s；

Z是單個(gè)軸向控制體的軸向高度，單位為m；

w_ij是從子通道i到子通道j的橫向流量，單位為kg/(m*s)；w_ij為正值時(shí)表示橫向流量從子通道i流到子通道j，w_ij為負(fù)值時(shí)表示橫向流量從子通道j流到子通道i；

h^*是施主單元控制體內(nèi)的比焓，單位為kJ/kg；其意義表達(dá)如下式：

w′_ij是從子通道i到子通道j的湍流攪混量，單位為kg/(m*s)；

w′_ji是從子通道j到子通道i的湍流攪混量，單位為kg/(m*s)；

λ_i是子通道i內(nèi)的流體導(dǎo)熱系數(shù)，單位為W/(m*K)；

T_i和T_j分別是子通道i和子通道j內(nèi)的流體溫度，單位為℃；

S_ij是子通道i與子通道j之間的間隙寬度，單位為m；

L_C是幾何修正常數(shù)，單位為1；

n是與子通道i相鄰的加熱壁面?zhèn)€數(shù)，單位為1；

是與子通道i相鄰的加熱壁面面積，單位為m²；

q_n是與子通道i相鄰的加熱壁面的熱流密度，單位為J/(m²*s)；

Θ是反映該攪混格架攪混性能的能量源項(xiàng)關(guān)系式；當(dāng)能量守恒方程代表氣相的能量變化規(guī)律時(shí)，Θ前面的符號為正，當(dāng)能量守恒方程代表液相的能量變化規(guī)律時(shí)，Θ前面的符號為負(fù)。

式中左邊第一項(xiàng)是每單位軸向長度上子通道i內(nèi)能量隨時(shí)間的變化率；第二項(xiàng)是單位軸向長度上子通道i內(nèi)能量的空間變化；第三項(xiàng)是單位軸向長度上子通道i內(nèi)全部連接間隙上的橫向能量之和，即單位軸向長度上從所有相鄰子通道j流至子通道i的橫向能量之和；第四項(xiàng)是單位軸向長度上由于湍流攪混引起的子通道i與所有相鄰子通道j之間的能量交換；式中右邊表示單位軸向長度上子通道i內(nèi)的總能量變化。

根據(jù)熱邊界條件求解流體氣相、液相和/或液滴相的能量守恒方程，獲得每個(gè)軸向控制體的比焓、燃料棒表面溫度、流體密度和流體溫度；

4.4.2)以每個(gè)軸向控制體為單元，列出對應(yīng)的流體氣相、液相和/或液滴相的動(dòng)量守恒方程，并將反應(yīng)堆堆芯中該攪混格架的動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式添加至該動(dòng)量守恒方程中；因?yàn)閯?dòng)量是標(biāo)量，有方向性，因此子通道分析方法中一般將動(dòng)量分解為軸向動(dòng)量和橫向動(dòng)量兩部分，對應(yīng)的動(dòng)量守恒方程包括軸向動(dòng)量守恒方程和橫向動(dòng)量守恒方程，對應(yīng)的動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式也包括軸向動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式和橫向動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式；所述攪混格架的動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式是由步驟3)中任一方法建立的；所述軸向動(dòng)量守恒方程和橫向動(dòng)量守恒方程分別示例如下：

軸向動(dòng)量守恒方程：

式中：

u^*是施主單元控制體內(nèi)的軸向流速，單位為m/s；其意義表達(dá)如下式：

f_T是橫向湍流攪混摩擦系數(shù)，單位為1；

u′_i和u′_j分別是子通道i和子通道道j的脈動(dòng)速度，單位為m/s；

p_i是子通道i內(nèi)的壓力，單位為Pa；

g是重力加速度，單位為m/s²；

f是軸向摩擦系數(shù)，單位為1；

D_h是子通道的當(dāng)量直徑，單位為m；

Φ_A是反映該攪混格架的攪混性能的軸向動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式。

式中左邊第一項(xiàng)是每單位軸向長度上軸向動(dòng)量隨時(shí)間的變化，第二項(xiàng)是單位軸向長度上軸向動(dòng)量的空間變化，第三項(xiàng)是單位軸向長度上全部連接間隙上對軸向動(dòng)量的貢獻(xiàn)，第四項(xiàng)是湍流攪混對軸向動(dòng)量的貢獻(xiàn)；右邊第一項(xiàng)至第三項(xiàng)分別是軸向壓力梯度、重力和摩擦阻力對軸向動(dòng)量的影響，最后一項(xiàng)是反映該攪混格架的攪混性能的軸向動(dòng)量源項(xiàng)對軸向動(dòng)量的影響。上述軸向動(dòng)量守恒方程適用于氣相、液相和/或液滴相，對于具體的各相，式中各項(xiàng)的表達(dá)式可作進(jìn)一步細(xì)化。

橫向動(dòng)量守恒方程：

式中：

l是橫向動(dòng)量控制體的等效長度，單位為m；

v^*是施主單元控制體內(nèi)的橫向流速，單位為m/s；其意義表達(dá)如下式：

K_G是橫向流動(dòng)阻力系數(shù)，單位為1；

Φ_L是反映該攪混格架的攪混性能的橫向動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式。

式中左邊第一項(xiàng)是每單位軸向長度上橫向動(dòng)量隨時(shí)間的變化，第二項(xiàng)是單位軸向長度上橫向動(dòng)量的空間變化，第三項(xiàng)是單位軸向長度上全部連接間隙上對橫向動(dòng)量的貢獻(xiàn)；右邊第一項(xiàng)和第二項(xiàng)分別是橫向阻力對橫向阻力和橫向壓力梯度對橫向動(dòng)量的影響，第三項(xiàng)是反映該攪混格架的攪混性能的橫向動(dòng)量源項(xiàng)對橫向動(dòng)量的影響。上述橫向動(dòng)量守恒方程適用于氣相、液相和/或液滴相，對于具體的各相，式中各項(xiàng)的表達(dá)式可作進(jìn)一步細(xì)化。

根據(jù)每個(gè)軸向控制體的比焓、燃料棒表面溫度、流體密度和流體溫度，同時(shí)聯(lián)立求解該軸向動(dòng)量守恒方程和橫向動(dòng)量守恒方程，獲得橫向流速和壓力；

4.4.3)以每個(gè)軸向控制體為單元，列出對應(yīng)的流體氣相、液相和/或液滴相的質(zhì)量守恒方程，示例如下：

式中第一項(xiàng)是每單位軸向長度上質(zhì)量隨時(shí)間的變化，第二項(xiàng)是單位軸向長度上軸向質(zhì)量流量的空間變化，第三項(xiàng)是單位軸向長度上湍流攪混引起的質(zhì)量交換。上述能量守恒方程適用于氣相、液相和/或液滴相，對于具體的各相，式中各項(xiàng)的表達(dá)式可作進(jìn)一步細(xì)化。

根據(jù)每個(gè)軸向控制體內(nèi)的橫向流速和壓力，求解該質(zhì)量守恒方程，獲得軸向流速；

4.4.4)判斷質(zhì)量守恒方程、動(dòng)量守恒方程和能量守恒方程是否滿足殘差要求，若不滿足，則按照步驟4.4.1)至步驟4.4.3)的順序進(jìn)行反復(fù)迭代，若滿足，則獲得每個(gè)軸向控制體內(nèi)的熱工水力參數(shù)；所述熱工水力參數(shù)包括燃料棒表面溫度、軸向流速、橫向流速、壓力、流體密度、流體溫度、比焓。

第二種解法：

4.4.1)以每個(gè)軸向控制體為單元，列出對應(yīng)的流體氣相、液相和/或液滴相的動(dòng)量守恒方程，并將該反應(yīng)堆堆芯中的攪混格架的動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式添加至對應(yīng)的流體氣相、液相和/或液滴相的動(dòng)量守恒方程中；因?yàn)閯?dòng)量是標(biāo)量，有方向性，因此子通道分析方法中一般將動(dòng)量分解為軸向動(dòng)量和橫向動(dòng)量兩部分，對應(yīng)的動(dòng)量守恒方程包括軸向動(dòng)量守恒方程和橫向動(dòng)量守恒方程，對應(yīng)的動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式也包括軸向動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式和橫向動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式；所述攪混格架的動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式是由步驟3)中任一方法建立的；所述軸向動(dòng)量守恒方程和橫向動(dòng)量守恒方程分別示例如下：

軸向動(dòng)量守恒方程：

橫向動(dòng)量守恒方程：

根據(jù)熱邊界條件求解軸向動(dòng)量守恒方程和橫向動(dòng)量守恒方程，獲得初始的橫向流速和軸向流速；

4.4.2)以每個(gè)軸向控制體為單元，列出對應(yīng)的流體氣相、液相和/或液滴相的質(zhì)量守恒方程，示例如下：

根據(jù)每個(gè)軸向控制體的橫向流速和軸向流速，求解該質(zhì)量守恒方程，獲得更新后的橫向流速、軸向流速和壓力；

4.4.3)以每個(gè)軸向控制體為單元，列出對應(yīng)的流體氣相、液相和/或液滴相的能量守恒方程，并將反應(yīng)堆堆芯中該攪混格架的能量源項(xiàng)關(guān)系式添加至該能量守恒方程中，示例如下：

根據(jù)每個(gè)軸向控制體內(nèi)更新后的橫向流速、軸向流速和壓力，求解該能量守恒方程，獲得比焓；

4.4.4)判斷動(dòng)量守恒方程、質(zhì)量守恒方程和能量守恒方程是否滿足殘差要求，若不滿足，則按照步驟4.4.1)至步驟4.4.3)的順序進(jìn)行反復(fù)迭代，若滿足，則獲得每個(gè)軸向控制體內(nèi)的熱工水力參數(shù)；所述熱工水力參數(shù)包括燃料棒表面溫度、軸向流速、橫向流速、壓力、流體密度、流體溫度、比焓。

5)分別判斷該反應(yīng)堆堆芯不同工況下CHF值的預(yù)測值與步驟2)中所收集的CHF值之間的比值，以及不同工況下CHF位置的預(yù)測值與步驟2)中所收集的CHF位置之間的差值是否滿足步驟1)中所預(yù)設(shè)的準(zhǔn)確度；若任意一項(xiàng)不滿足，則對子通道程序進(jìn)行優(yōu)化和/或?qū)HF關(guān)系式進(jìn)行改進(jìn)，再重復(fù)步驟4)和5)；

6)輸出待分析反應(yīng)堆堆芯的CHF值和CHF位置的預(yù)測值。

設(shè)計(jì)思路：

本發(fā)明提供一種結(jié)合阻力和能量分布包含格架攪混效應(yīng)的子通道分析方法。鑒于目前的子通道程序未能真正反映攪混格架對流場產(chǎn)生的影響，本發(fā)明將攪混格架對流場的影響通過動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式和能量源項(xiàng)關(guān)系式的形式分別添加至對應(yīng)的動(dòng)量守恒方程和能量守恒方程中，通過求解新的守恒方程，從而獲得攪混翼對子通道內(nèi)壓降、橫流和溫度分布的影響效應(yīng)，獲得更準(zhǔn)確的局部熱工水力參數(shù)。

本發(fā)明的技術(shù)路線圖如圖3和圖4所示。首先收集包含待分析反應(yīng)堆堆芯攪混格架在內(nèi)的多種攪混格架在不同工況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)收集到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合與所收集的多種攪混格架相匹配的動(dòng)量源項(xiàng)通用關(guān)系式和能量源項(xiàng)通用關(guān)系式，然后對待分析的反應(yīng)堆堆芯的攪混格架的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲得動(dòng)量源項(xiàng)通用關(guān)系式和能量源項(xiàng)通用關(guān)系式中的系數(shù)，最終獲得該攪混格架的動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式和能量源項(xiàng)關(guān)系式，再列出質(zhì)量守恒方程、動(dòng)量守恒方程和能量守恒方程，將動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式添加至對應(yīng)的動(dòng)量守恒方程中，將能量源項(xiàng)關(guān)系式添加至對應(yīng)的能量守恒方程中，按一定的順序迭代求解質(zhì)量、動(dòng)量和能量守恒方程直到滿足殘差要求，從而得到更準(zhǔn)確的局部熱工水力參數(shù)，用于更準(zhǔn)確的CHF預(yù)測或者CHF關(guān)系式的開發(fā)。

由于本發(fā)明通過添加動(dòng)量源項(xiàng)關(guān)系式和能量源項(xiàng)關(guān)系式來反映攪混格架帶來的影響，不改變程序的求解流程，因此本發(fā)明不受子通道程序結(jié)構(gòu)和解法的限制，可以廣泛應(yīng)用在各種類型的子通道程序計(jì)算中，主要應(yīng)用于兩流體模型的子通道程序。

圖6和圖7是帶攪混格架的5x5棒束子通道間隙的橫向流速的計(jì)算結(jié)果。其中黑色曲線表示由標(biāo)定后的流體動(dòng)力學(xué)軟件計(jì)算的結(jié)果，作為對比分析的基準(zhǔn)值，藍(lán)色曲線表示由原子通道程序計(jì)算的結(jié)果，紅色曲線表示由本發(fā)明的方法改進(jìn)后的子通道程序計(jì)算的結(jié)果。5x5棒束的子通道劃分和編號如圖5所示，圖6是子通道(2，8)之間的間隙的橫流值，圖7是子通道(9，10)之間的間隙的橫流值。由圖可知，采用本發(fā)明的方法改進(jìn)后的子通道程序顯著改善了局部熱工水力參數(shù)的預(yù)測能力，可用于更準(zhǔn)確的CHF的預(yù)測或者CHF關(guān)系式的開發(fā)。