技術(shù)特征：

1.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，其特征在于，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)測值的準確度；

2)收集攪混格架在不同工況下的實驗數(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；

所述實驗數(shù)據(jù)包括至少四類：第一類和第二類實驗數(shù)據(jù)為棒束軸向和徑向非均勻加熱工況下的CHF實驗獲得的CHF值和CHF位置，其余實驗數(shù)據(jù)是在棒束通道壓力分布、棒束通道流速分布、攪混實驗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量源項關(guān)系式和能量源項關(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驗數(shù)據(jù)直接擬合動量源項關(guān)系式和能量源項關(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驗數(shù)據(jù)標定計算流體動力學軟件，再用該軟件在標定的范圍內(nèi)計算局部熱工水力參數(shù)，擬合動量源項關(guān)系式和能量源項關(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驗數(shù)據(jù)擬合與所收集的多種攪混格架相匹配的動量源項通用關(guān)系式和能量源項通用關(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驗數(shù)據(jù)求得動量源項通用關(guān)系式和能量源項通用關(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量源項關(guān)系式和能量源項關(guān)系式；所述關(guān)鍵部件包括攪混翼、條帶、剛凸、彈簧和焊點；

4)在子通道程序中添加步驟3)獲得的動量源項關(guān)系式和能量源項關(guān)系式，再用該子通道程序計算待分析的反應(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)的準確度；若任意一項不滿足，則對子通道程序進行優(yōu)化和/或?qū)HF關(guān)系式進行改進，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。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(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，其特征在于：所述步驟3)的方法C)中擬合動量源項關(guān)系式和能量源項關(guān)系式的方法具體如下：

C1)將收集的同一類實驗數(shù)據(jù)進行對比，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幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)和局部熱工水力參數(shù)分別作為動量源項通用關(guān)系式和能量源項通用關(guān)系式的變量；

C3)結(jié)合收集的實驗數(shù)據(jù)和選擇的變量，采用最小二乘法擬合動量源項通用關(guān)系式和能量源項通用關(guān)系式；

C4)針對待分析的反應(yīng)堆堆芯攪混格架的實驗數(shù)據(jù)確定動量源項通用關(guān)系式和能量源項通用關(guān)系式中的系數(shù)，最終得到動量源項關(guān)系式和能量源項關(guān)系式。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的結(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，其特征在于：所述步驟C3)中所擬合的動量源項通用關(guān)系式包括軸向動量源項通用關(guān)系式Φ_A和橫向動量源項通用關(guān)系式Φ_L，具體如下：

${\mathrm{\Φ}}_A=K_u\frac{A_W^{\′\′}}{8}{\mathrm{\ρV}}_{total}^2\left(\frac{A_R}{A_W^{\′\′}}\right)\cos \mathrm{\θ}+K_{u1}\frac{A_W^{\′\′}}{8}{\mathrm{\ρV}}_{total}^2(1-\frac{A_R}{A_W^{\′\′}})\cos (\mathrm{\α}-\mathrm{\θ})\cos \mathrm{\α}+K_{v1}\frac{A_W^{\′\′}}{2}{{\mathrm{\ρv}}_1}^2\sin \mathrm{\α}---\left(1\right)$

${\mathrm{\Φ}}_L=K_v\frac{A_W^{\′\′}}{8}{\mathrm{\ρv}}^2{\left(\frac{D_V^{\′\′}}{P}\right)}^{0.4}+K_{u1}\frac{A_W^{\′\′}}{8}{\mathrm{\ρV}}_{total}^2(1-\frac{A_R}{A_W^{\′\′}})\cos (\mathrm{\α}-\mathrm{\θ})\sin \mathrm{\α}-K_{v1}\frac{A_W^{\′\′}}{2}{{\mathrm{\ρv}}_1}^2\cos \mathrm{\α}---\left(2\right)$

式中：

A″_W是包含格架時的潤濕周長，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)，其計算式可表達如下：

$\mathrm{\θ}=arctan\left(\frac{v}{u}\right)---\left(3\right)$

D″_V是包含格架時的子通道當量直徑，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是動量源項通用關(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)，由該攪混格架的實驗數(shù)據(jù)來確定；

所述步驟C3)中所擬合的能量源項通用關(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：

$\mathrm{\Θ}=E_1{\mathrm{\ρ}}_l{h}_l{V}_l\left(\frac{A_R}{A_W^{\′\′}}L\right)+E_2{\mathrm{\ρ}}_g{h}_g{v}_g(L-\frac{A_R}{A_W^{\′\′}}L)cos(\mathrm{\α}-\mathrm{\θ})+E_{3}L(V_l-V_g)({\mathrm{\ρ}}_l{h}_l-{\mathrm{\ρ}}_g{h}_g)---\left(4\right)$

式中：

下標l表示液相，下標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驗數(shù)據(jù)來確定。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(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，其特征在于：所述步驟4)具體如下：

4.1)在子通道程序中添加步驟3)獲得的動量源項關(guān)系式和能量源項關(guān)系式；同時，確定待分析的反應(yīng)堆堆芯的幾何條件和計算所要滿足的殘差要求；所述幾何條件包括燃料棒個數(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、動量守恒方程或能量守恒方程時所要滿足的殘差要求；

4.2)在添加了動量源項關(guān)系式和能量源項關(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)；其中動量守恒方程的求解需要將該攪混格架的動量源項關(guān)系式添加至對應(yīng)的流體氣相、液相和/或液滴相的動量守恒方程中，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。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的結(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，其特征在于：所述步驟4.4)具體如下：

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

4.4.3)以每個軸向控制體為單元，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)的順序進行反復(fù)迭代，若滿足，則獲得每個軸向控制體內(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。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的結(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，其特征在于：所述步驟4.4)具體如下：

4.4.1)以每個軸向控制體為單元，列出對應(yīng)的流體氣相、液相和/或液滴相的動量守恒方程，并將該反應(yīng)堆堆芯中的攪混格架的動量源項關(guān)系式添加至對應(yīng)的流體氣相、液相和/或液滴相的動量守恒方程中；再根據(jù)熱邊界條件求解該動量守恒方程，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)的順序進行反復(fù)迭代，若滿足，則獲得每個軸向控制體內(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。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(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，其特征在于：所述步驟4)中添加了動量源項關(guān)系式的子通道程序的動量守恒方程具體如下：

軸向動量守恒方程：

$\begin{array}{c}\frac{\∂m_i}{\∂t}+\frac{\∂}{\∂Z}\[m_i\left(\frac{m_i}{{\mathrm{\ρ}}_i{A}_i}\right)\]+\underset{j}{\Σ}{w}_{ij}{u}^{*}+\underset{j}{\Σ}{f}_T(W_{ij}^{\′}{u}_i^{\′}-W_{ji}^{\′}{u}_j^{\′})\\ =-A_i\frac{\∂p_i}{\∂Z}-A_i{\mathrm{\ρ}}_{i}g-\frac{1}{2}\frac{f}{D_h}\frac{m_i^2}{{\mathrm{\ρ}}_i{A}_i}-\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_A}{\∂Z}\end{array}---\left(5\right)$

式中：

下標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是時間，單位為s；

Z是單個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為正值時表示橫向流量從子通道i流到子通道j，w_ij為負值時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的脈動速度，單位為m/s；

u′_j是子通道j的脈動速度，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量源項關(guān)系式；

橫向動量守恒方程：

$\frac{\∂w_{ij}}{\∂t}+\frac{\∂}{\∂Z}\[w_{ij}\left(\frac{m_i}{{\mathrm{\ρ}}_i{A}_i}\right)\]+\underset{j}{\Σ}\frac{1}{l}{w}_{ij}{v}^{*}=-\frac{1}{2l}{K}_G\frac{w_{ij}^2}{{\mathrm{\ρ}}_i{S}_{ij}}+\frac{S_{ij}}{l}(p_i-p_j)-\frac{1}{l}\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_L}{\∂Z}---\left(7\right)$

式中：

l是橫向動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；其意義表達如下式：

K_G是橫向流動阻力系數(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量源項關(guān)系式；

所述步驟4)中添加了能量源項關(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關(guān)系式；當能量守恒方程代表氣相的能量變化規(guī)律時，Θ前面的符號為正，當能量守恒方程代表液相的能量變化規(guī)律時，Θ前面的符號為負。