227]圖14和圖15的比較表明，通過(guò)模擬獲得的值與測(cè)量值之間的區(qū)別相對(duì)較小。本領(lǐng) 域技術(shù)人員將注意到：即使對(duì)于一些組件40來(lái)說(shuō)，形變的形狀略有不同，但是在之前也不 可能根據(jù)使用現(xiàn)有技術(shù)中的模型進(jìn)行的堆芯12中流體流動(dòng)的模擬來(lái)確定組件40的形變。
[0228] 此外，在給定的時(shí)刻，將利用計(jì)算組件機(jī)械形變的方法計(jì)算出的存在于容器11的 組件40的形變狀態(tài)，再次引入到針對(duì)容器11內(nèi)流體流動(dòng)的考慮了組件40的新的形變的模 擬模型，即組件40各自的柵格56之間的間隙BP1和組件40各自的外圍燃料棒46之間的 間隙BP2的演變。然后，用于模擬流體流動(dòng)的方法針對(duì)堆芯12的組件40計(jì)算液壓力，尤其 是橫向X、Y上的液壓側(cè)向力。這些液壓力被考慮到堆芯12的力學(xué)模型中，并且通過(guò)力學(xué)計(jì) 算，由此推導(dǎo)出在下一刻將帶來(lái)的形變。然后這些形變以迭代的方式被再引入到液壓模型 中。
[0229] 液壓模型和力學(xué)模型的迭代連接能夠進(jìn)一步改進(jìn)對(duì)由于流體結(jié)構(gòu)相互作用所帶 來(lái)的組件40的形變演變的模擬。
[0230] 因此，可以看到根據(jù)第一方面和/或第二方面的用于模擬反應(yīng)堆10的容器11內(nèi) 流體流動(dòng)的方法提供了流動(dòng)的更好建模，尤其在無(wú)需過(guò)高計(jì)算能力的情況下，改進(jìn)了堆芯 12的組件40的機(jī)械形變的計(jì)算。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于模擬核反應(yīng)堆（10)的容器（11)內(nèi)的流體流動(dòng)的方法，所述核反應(yīng)堆（10) 包括所述容器（11)和位于所述容器（11)內(nèi)的堆忍（12)，所述堆忍（12)包括核燃料組件 (40)，每個(gè)組件（40)沿軸向狂）延伸并且包括核燃料棒（46)和用于保持所述棒的至少一 個(gè)柵格巧6)，每個(gè)組件（40)在垂直于所述軸向似的橫向狂、巧上通過(guò)所述柵格巧6)之 間的間隙度P1)與另一組件（40)間隔開(kāi)，所述流體能夠在所述堆忍（12)內(nèi)流動(dòng)， 所述方法包括下列步驟： i)確定（200、210、220、230)所述堆忍（12)中的壓頭損失系數(shù)； ω利用下列方程，計(jì)算（240)所述堆忍中所述流體的壓力（巧和所述流體的速度（V) 的分量： VP=-KxV 其中，￥為一階空間求導(dǎo)微分算子， P為所述流體的壓力的分量， K為包括步驟i)中所確定的壓頭損失系數(shù)的矩陣，W及 V為包括所述流體的速度的分量的向量， 在所述方法中，在步驟i)期間，所述組件（40)中的橫向壓頭損失系數(shù)被確定為所述橫 向狂、巧上的橫向雷諾數(shù)巧e)的函數(shù)，W及所述間隙牌1)中的軸向壓頭損失系數(shù)被確定 為所述橫向狂、Y)上的所述間隙度P1)的尺寸的函數(shù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在步驟i)期間，對(duì)于所述橫向雷諾數(shù)巧e)的值， 通過(guò)將利用第一模型對(duì)所述組件（40)的一部分所計(jì)算出的變量與利用不同于所述第一模 型的第二模型對(duì)所述組件（40)的所述一部分所計(jì)算出的所述變量進(jìn)行比較，來(lái)確定所述 橫向壓頭損失系數(shù)，其中，所述變量諸如為所述橫向狂、Y)上的液壓力。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，通過(guò)所進(jìn)行的多個(gè)比較所確定的所述橫向壓頭 損失系數(shù)的若干個(gè)值的插值法，來(lái)計(jì)算作為所述橫向雷諾數(shù)巧e)的函數(shù)的所述橫向壓頭 損失系數(shù)的關(guān)系。4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其中，所述柵格巧6)中的至少一個(gè)第一柵格進(jìn)一 步包括附加混合構(gòu)件，所述附加混合構(gòu)件能夠產(chǎn)生沿所述橫向狂、Y)具有至少一個(gè)橫向速 度的流動(dòng)；并且所述柵格巧6)中的至少一個(gè)第二柵格不包括附加混合構(gòu)件；W及 其中，對(duì)于包括所述第一柵格的所述組件（40)的第一部分，計(jì)算作為所述橫向雷諾數(shù) 巧e)的函數(shù)的所述橫向壓頭損失系數(shù)的第一關(guān)系；W及對(duì)于包括所述第二柵格的所述組 件（40)的第二部分，計(jì)算作為所述橫向雷諾數(shù)巧e)的函數(shù)的所述橫向壓頭損失系數(shù)的第 ^關(guān)系。5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在步驟i)期間，對(duì)于所述間隙度P1) 的尺寸值，通過(guò)將利用第一模型對(duì)所述組件（40)的一部分所計(jì)算出的變量與利用不同于 所述第一模型的第二模型對(duì)所述組件（40)的所述一部分所計(jì)算出的所述變量進(jìn)行比較， 來(lái)確定所述間隙度P1)中的所述軸向壓頭損失系數(shù)，其中，所述變量諸如為所述橫向上的 液壓力。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，通過(guò)所進(jìn)行的多個(gè)比較所確定的所述柵格巧6) 之間的所述間隙度P1)中的所述軸向壓頭損失系數(shù)的若干個(gè)值的插值法，來(lái)計(jì)算作為所述 間隙牌1)的尺寸的函數(shù)的所述間隙牌1)中的所述軸向壓頭損失系數(shù)的關(guān)系。7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在步驟i)期間，除所述組件（40)中 的所述橫向壓頭損失系數(shù)和所述柵格巧6)之間的所述間隙度P1)中的所述軸向壓頭損失 系數(shù)之外，所述壓頭損失系數(shù)各自具有預(yù)定值，優(yōu)選地具有預(yù)定的常數(shù)值。8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述容器（11)包括流體入口孔 (39A)和流體出口孔（39B)，所述堆忍（12)包括下板（41A)和上板（41B)，所述組件（40)在 所述下板（41A)與所述上板（41B)之間延伸，所述堆忍（12)具有由第一界面和第二界面沿 所述軸向狂）界定的容積（Vole),所述第一界面和所述第二界面分別對(duì)應(yīng)于所述下板和所 述上板（41A、41B)，W及 其中，所述方法進(jìn)一步包括W下步驟： 確定（100)所述容器（11)內(nèi)的至少一個(gè)附加容積（V〇lpi、V〇lps)，所述附加容積（Volpi、Volps)在所述堆忍容積（Vole)的外部并且位于所述堆忍容積（Vole)沿所述軸向狂）的端 部之一處，所述附加容積（V〇lpi、Volps)由兩個(gè)界面沿所述軸向狂）來(lái)界定，所述附加容積 (Volpi、Volps)的所述兩個(gè)界面之一是所述第一界面或所述第二界面； 對(duì)所述附加容積（Volpi、Volps)，利用所述流體的質(zhì)量平衡方程、動(dòng)量平衡方程和能量 平衡方程，由在所述附加容積（V〇lpi、V〇lps)的所述界面之一中的速度（V)或壓力（P)的初 始值W及在所述附加容積（V〇lpi、V〇lps)的所述界面的另一界面中的速度（V)或壓力（巧的 初始值，來(lái)計(jì)算（110、140)所述流體的壓力（巧和所述流體的速度（V)的分量；W及 對(duì)所述堆忍容積（Vole)，根據(jù)步驟ii)，由所述第一界面中所述流體的速度（V)或壓力 (巧的初始值和所述第二界面中所述流體的速度（V)或壓力（P)的初始值，來(lái)計(jì)算（120、 130)所述流體的壓力（巧和所述流體的速度（V)的分量；W及 首先對(duì)所述附加容積（Volpi、Volps)和所述堆忍容積（Vole)中的第一容積完成所述流 體的壓力（巧和所述流體的速度（V)的分量的計(jì)算，并且尤其對(duì)所述第一界面和所述第二 界面中的由所述附加容積（Volpi、Volps)和所述堆忍容積（Vole)共享的界面完成所述流體 的壓力（巧和所述流體的速度（V)的分量的計(jì)算， 隨后，對(duì)所述附加容積（V〇lpi、V〇lps)和所述堆忍容積（Vole)中的第二容積計(jì)算所述流 體的壓力（巧和所述流體的速度（V)的分量，則在所述附加容積（V〇lpi、V〇lps)和所述堆忍 容積（Vole)共享的界面處的與所述第二容積相關(guān)的計(jì)算步驟中的速度（V)或壓力（巧的初 始值為之前計(jì)算出的所述第一容積的所述界面處的速度（V)和壓力（P)中對(duì)應(yīng)變量的值。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述質(zhì)量平衡方程、動(dòng)量平衡方程和能量平衡方 程分別如下：其中，豕為一階空間求導(dǎo)微分算子，P為所述流體的壓力的分量，V為包括所述流體的 速度的分量的向量，P為所述流體的密度，t為時(shí)間，τ為粘性應(yīng)力的張量，F(xiàn)為包括所述 流體中所施加的質(zhì)量力的合力的分量的向量，Ε為每單位質(zhì)量的總能量，Q為包括由熱傳導(dǎo) 造成的熱量損失的分量的向量，R為由福射造成的容積熱損失，Sm為質(zhì)量源，S1為動(dòng)量源，W及S。為能量源。10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其中： 利用之前進(jìn)行的步驟中計(jì)算出的所述第二容積的該界面中的速度（V)和壓力（巧中的 對(duì)應(yīng)變量的值，作為在該共享的界面處的用于重復(fù)進(jìn)行與所述第一容積相關(guān)的計(jì)算步驟的 速度（V)或壓力（P)的初始值，來(lái)重復(fù)對(duì)所述第一容積的計(jì)算步驟；W及 利用之前在重復(fù)計(jì)算期間計(jì)算出的所述第一容積的所述界面中的速度（V)和壓力（P) 中對(duì)應(yīng)變量的值，作為在該共享的界面處的用于重復(fù)進(jìn)行與所述第二容積相關(guān)的計(jì)算步驟 的速度（V)或壓力（P)的初始值，來(lái)重復(fù)對(duì)所述第二容積的計(jì)算步驟。11. 根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在所述確定步驟（100)期間，確 定兩個(gè)附加容積（V〇lpi、V〇lps):沿所述流體的流動(dòng)方向位于所述堆忍容積（Vole)上游的上 游附加容積（V〇lpi)，W及沿所述流體的流動(dòng)方向位于所述堆忍容積（Vole)下游的下游附 加容積（Volps);所述堆忍容積（Vole)的所述第一界面與所述上游附加容積（Volpi)共享， 所述堆忍容積（Vole)的所述第二界面與所述下游附加容積（Volps)共享；W及 其中，通過(guò)下列步驟完成對(duì)所述流體的壓力（巧和所述流體的速度（V)的分量的計(jì) 算： a) 在所述第一界面中，首先對(duì)所述上游附加容積（Volpi)和所述堆忍容積（Vole)中的 第一容積完成所述流體的壓力（巧和所述流體的速度（V)的分量的計(jì)算（110 ;120)，然后 對(duì)所述上游附加容積（Volpi)和所述堆忍容積（Vole)中的第二容積完成所述流體的壓力 (巧和所述流體的速度（V)的分量的計(jì)算（120 ;110)，用于與所述第二容積相關(guān)的計(jì)算步驟 的在所述第一界面中的速度（V)或壓力（巧的初始值為在之前與第一容積相關(guān)的計(jì)算步驟 期間計(jì)算出的在所述第一界面中的速度（V)和壓力（P)中的對(duì)應(yīng)變量；W及 b) 在所述第二界面中，首先對(duì)所述下游附加容積（Volps)和所述堆忍容積（Vole)中的 第Ξ容積完成所述流體的壓力（巧和所述流體的速度（V)的分量的計(jì)算（130; 140)，然后 對(duì)所述下游附加容積（Volps)和所述堆忍容積（Vole)中的第四容積完成所述流體的壓力 (巧和所述流體的速度（V)的分量的計(jì)算（140 ;130)，用于與所述第四容積相關(guān)的計(jì)算步驟 的在所述第二界面中的速度（V)或壓力（巧的初始值為在之前與所述第Ξ容積相關(guān)的計(jì)算 步驟期間計(jì)算出的在所述第二界面中的速度（V)和壓力（P)中的對(duì)應(yīng)變量。12. -種包括軟件指令的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中，當(dāng)通過(guò)計(jì)算機(jī)執(zhí)行所述軟件指令時(shí)， 所述軟件指令實(shí)現(xiàn)根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的模擬方法。13. -種用于計(jì)算核反應(yīng)堆（10)的堆忍（12)的至少一個(gè)組件（40)的機(jī)械形變的方 法，所述核反應(yīng)堆（10)包括容器（11)和位于所述容器（11)內(nèi)的所述堆忍（12)，每個(gè)組件 (40)的機(jī)械形變?nèi)Q于所述容器（11)內(nèi)的流體流動(dòng)， 所述方法的特征在于，利用根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的模擬方法來(lái)模擬所述 流體流動(dòng)。14. 一種包括軟件指令的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中，當(dāng)通過(guò)計(jì)算機(jī)執(zhí)行所述軟件指令時(shí)， 所述軟件指令實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于模擬核反應(yīng)堆的容器內(nèi)的流體流動(dòng)的方法。所述核反應(yīng)堆包括容器和布置在所述容器內(nèi)的堆芯，所述堆芯包括核燃料組件，每個(gè)組件沿軸向延伸并且包括核燃料棒和至少一個(gè)用于保持所述燃料棒的柵格，每個(gè)組件在垂直于所述軸向的橫向上通過(guò)所述柵格之間的間隙與另一組件間隔開(kāi)，所述流體適于在所述堆芯的內(nèi)流動(dòng)。所述方法包括：確定(200、210、220、230)所述堆芯中的壓頭損失系數(shù)；以及利用方程來(lái)計(jì)算(240)所述堆芯中所述流體的壓力(P)和所述流體的速度(V)的分量，其中，P為所述流體的壓力的分量，K為包括所確定的壓頭損失系數(shù)的矩陣，和V為包括所述流體的速度的分量的向量。在確定步驟期間，基于所述橫向上的橫向雷諾數(shù)來(lái)確定所述組件中的橫向壓頭損失系數(shù)，以及基于所述橫向上的所述間隙的尺寸來(lái)確定所述間隙中的軸向壓頭損失系數(shù)。
【IPC分類】G21D3/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105247623
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480030915
【發(fā)明人】尼古拉斯·戈雷奧德, 本杰明·沙佐, 杰里米·加爾平, 于伯特·薩朗, 埃洛迪·莫里·德·蒙蒂尼
【申請(qǐng)人】阿?，m核能公司
【公開(kāi)日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2014年4月4日
【公告號(hào)】EP2984656A1, US20160042823, WO2014166847A1