核電多場(chǎng)耦合解決方案及應(yīng)用

1、核電多場(chǎng)耦合解決方案及應(yīng)用多場(chǎng)耦合解決方案與項(xiàng)目案例非能動(dòng)系統(tǒng)安全殼自然對(duì)流分析IVR問(wèn)題分析熱分層問(wèn)題分析其它項(xiàng)目示例在核電相關(guān)研究課題中，涉及流-固耦合、流-固-熱耦合及一維和三維耦合等問(wèn)題，如非能動(dòng)安全殼冷卻、IVR的流-固-熱耦合，儲(chǔ)水箱回路與排水管路一維三維耦合，堆內(nèi)構(gòu)件、管路的流致振動(dòng)等。針對(duì)這些問(wèn)題，如獨(dú)立采用流體、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)軟件進(jìn)行仿真，不能完整地描述實(shí)際的物理現(xiàn)象，沒(méi)有準(zhǔn)確的邊界條件，難以獲取準(zhǔn)確的結(jié)果。需求分析如安全殼內(nèi)的熱蒸汽接觸到內(nèi)殼時(shí)發(fā)生冷凝將熱量傳遞給殼體；當(dāng)冷卻水噴淋到外殼上時(shí)發(fā)生汽化吸收從殼體傳來(lái)的熱量，最終隨著空氣自然對(duì)流將熱量帶出安全殼。僅使用流體或結(jié)構(gòu)軟件

2、，不能準(zhǔn)確的計(jì)算出從內(nèi)殼傳遞到外殼的熱量，則安全殼冷卻系統(tǒng)的冷卻效果也不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。這些情況也發(fā)生在熱分層、蒸汽閥門、堆內(nèi)構(gòu)件、IVR等流-固-熱耦問(wèn)題上。需求分析MpCCI （Mesh-based parallel Code Coupling Interface）由德國(guó)SCAI開發(fā)，SCAI下屬于Fraunhofer-Gesellschaft （弗勞恩霍夫應(yīng)用研究促進(jìn)協(xié)會(huì)）德國(guó)也是歐洲最大的應(yīng)用科學(xué)研究機(jī)構(gòu)。MpCCI具有強(qiáng)大的多學(xué)科、多模型、多維度的耦合功能，并具備強(qiáng)大的API開發(fā)接口?；贛pCCI的多場(chǎng)耦合分析方案MpCCI支持的主要CAE軟件項(xiàng)目示例：非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)項(xiàng)目示例：安

3、全殼冷卻問(wèn)題CAE解決方案MpCCI數(shù)據(jù)交換安全殼外部流場(chǎng)模擬（3D CFD）安全殼傳熱模擬（Nastran、Abaqus等）安全殼內(nèi)部流場(chǎng)模擬（3D CFD）以MpCCI實(shí)現(xiàn)內(nèi)外復(fù)雜熱流場(chǎng)（含蒸發(fā)、冷凝）、結(jié)構(gòu)傳熱的耦合分析冷態(tài)工況下，安全殼外表面附近水流分布情況模擬：采用VOF模型與UDM功能（近似處理微米級(jí)水膜），選取不同的安全殼結(jié)構(gòu)參數(shù)，例如不同的直徑、不同的圍堰位置，計(jì)算安全殼球形表面的水膜分布情況；主要考慮水膜的均勻性與膜厚分布。熱態(tài)工況下，安全殼外表面附近水流分布情況模擬：除了使用通用多相流模型和基本的傳熱模型外，采用Fluent的UDF功能實(shí)現(xiàn)特定模型或應(yīng)用試驗(yàn)數(shù)據(jù)和/或經(jīng)驗(yàn)關(guān)

4、系的使用，考慮飽和沸騰與過(guò)冷沸騰的影響。項(xiàng)目示例：安全殼冷卻系統(tǒng)驗(yàn)證性仿真項(xiàng)目示例：安全殼冷卻系統(tǒng)驗(yàn)證性仿真項(xiàng)目示例：IVR問(wèn)題分析IVR-ERVC屬于液-固-汽的耦合傳熱問(wèn)題。液-固凝固相變固-液熔化相變液-汽沸騰相變汽-液兩相流動(dòng)瞬態(tài)問(wèn)題物理現(xiàn)象非常復(fù)雜沸騰無(wú)現(xiàn)成模型可用，需二次開發(fā)項(xiàng)目示例：IVR問(wèn)題分析方案RPV外部補(bǔ)水冷卻水沸騰液體沸騰相變與兩相流RPV內(nèi)部冷卻UO2凝固液體凝固相變RPV鋼壁內(nèi)側(cè)Fe熔化固體熔化相變RPV鋼壁Fe高溫蠕變結(jié)構(gòu)力學(xué)耦合傳熱：傳導(dǎo)+對(duì)流+輻射項(xiàng)目示例： IVR問(wèn)題CAE解決方案MpCCI數(shù)據(jù)交換RPV外部流場(chǎng)模擬（3D CFD）RPV傳熱模擬（Nastran、Abaqus等）RPV內(nèi)部流場(chǎng)模擬（3D CFD）項(xiàng)目示例： IVR問(wèn)題的驗(yàn)證性仿真分析項(xiàng)目示例： IVR問(wèn)題加熱棒CFD分析溫度分布速度分布液相體積分?jǐn)?shù)速度矢量項(xiàng)目示例：熱分層問(wèn)題三場(chǎng)耦合分析采用多場(chǎng)耦合分析的方法，可以對(duì)管內(nèi)