开发一种用于高温气冷堆流失流量事故瞬态模拟的低成本仿真工具
计算工程、金融与科学
2025-03-18 v1 流体动力学
摘要
本研究旨在进一步扩展粗网格计算流体动力学（CFD）方法 SubChCFD 的能力，以有效模拟高温气冷堆（HTGR）事故分析中至关重要的瞬态流动和浮力影响流动。在我们先前的工作中已证明 SubChCFD 高度适配 HTGR 燃料设计，并在建模稳态过程中表现出色。本研究中将该方法扩展至模拟流失流量事故（LOFA）瞬态，其中冷却剂循环被中断，导致反应堆堆芯内从强迫对流过渡到浮力驱动的自然循环。为使 SubChCFD 能够捕捉所涉及的复杂物理过程，对经验关联式进行了修正，以考虑流动非稳态性、物性变化和浮力的影响。使用约 6000 万个单元的粗网格对反应堆堆芯的 1/12 对称扇区进行了建模。该网格尺寸约为雷诺时均 Navier-Stokes（RANS）模型所需网格尺寸的 6%，而此类配置的 RANS 网格尺寸通常可达约 10 亿个单元。模拟结果表明 SubChCFD 能有效捕捉 LOFA 瞬态期间反应堆的热水力行为，其预测结果与 RANS 模拟吻合良好，同时显著降低了计算成本。
引用
@article{arxiv.2503.12467,
title = {Development of a Cost-Effective Simulation Tool for Loss of Flow Accident Transients in High-Temperature Gas-cooled Reactors},
author = {Bo Liu and Wei Wang and Charles Moulinec and Stefano Rolfo and Marion Samler and Ehimen Iyamabo and Constantinos Katsamis and Marc Chevalier},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.12467},
year = {2025}
}