227]图14和图15的比较表明，通过模拟获得的值与测量值之间的区别相对较小。本领 域技术人员将注意到：即使对于一些组件40来说，形变的形状略有不同，但是在之前也不 可能根据使用现有技术中的模型进行的堆芯12中流体流动的模拟来确定组件40的形变。
[0228] 此外，在给定的时刻，将利用计算组件机械形变的方法计算出的存在于容器11的 组件40的形变状态，再次引入到针对容器11内流体流动的考虑了组件40的新的形变的模 拟模型，即组件40各自的栅格56之间的间隙BP1和组件40各自的外围燃料棒46之间的 间隙BP2的演变。然后，用于模拟流体流动的方法针对堆芯12的组件40计算液压力，尤其 是横向X、Y上的液压侧向力。这些液压力被考虑到堆芯12的力学模型中，并且通过力学计 算，由此推导出在下一刻将带来的形变。然后这些形变以迭代的方式被再引入到液压模型 中。
[0229] 液压模型和力学模型的迭代连接能够进一步改进对由于流体结构相互作用所带 来的组件40的形变演变的模拟。
[0230] 因此，可以看到根据第一方面和/或第二方面的用于模拟反应堆10的容器11内 流体流动的方法提供了流动的更好建模，尤其在无需过高计算能力的情况下，改进了堆芯 12的组件40的机械形变的计算。
【主权项】
1. 一种用于模拟核反应堆（10)的容器（11)内的流体流动的方法，所述核反应堆（10) 包括所述容器（11)和位于所述容器（11)内的堆忍（12)，所述堆忍（12)包括核燃料组件 (40)，每个组件（40)沿轴向狂）延伸并且包括核燃料棒（46)和用于保持所述棒的至少一 个栅格巧6)，每个组件（40)在垂直于所述轴向似的横向狂、巧上通过所述栅格巧6)之 间的间隙度P1)与另一组件（40)间隔开，所述流体能够在所述堆忍（12)内流动， 所述方法包括下列步骤： i)确定（200、210、220、230)所述堆忍（12)中的压头损失系数； ω利用下列方程，计算（240)所述堆忍中所述流体的压力（巧和所述流体的速度（V) 的分量： VP=-KxV 其中，￥为一阶空间求导微分算子， P为所述流体的压力的分量， K为包括步骤i)中所确定的压头损失系数的矩阵，W及 V为包括所述流体的速度的分量的向量， 在所述方法中，在步骤i)期间，所述组件（40)中的横向压头损失系数被确定为所述横 向狂、巧上的横向雷诺数巧e)的函数，W及所述间隙牌1)中的轴向压头损失系数被确定 为所述横向狂、Y)上的所述间隙度P1)的尺寸的函数。2. 根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤i)期间，对于所述横向雷诺数巧e)的值， 通过将利用第一模型对所述组件（40)的一部分所计算出的变量与利用不同于所述第一模 型的第二模型对所述组件（40)的所述一部分所计算出的所述变量进行比较，来确定所述 横向压头损失系数，其中，所述变量诸如为所述横向狂、Y)上的液压力。3. 根据权利要求2所述的方法，其中，通过所进行的多个比较所确定的所述横向压头 损失系数的若干个值的插值法，来计算作为所述横向雷诺数巧e)的函数的所述横向压头 损失系数的关系。4. 根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述栅格巧6)中的至少一个第一栅格进一 步包括附加混合构件，所述附加混合构件能够产生沿所述横向狂、Y)具有至少一个横向速 度的流动；并且所述栅格巧6)中的至少一个第二栅格不包括附加混合构件；W及 其中，对于包括所述第一栅格的所述组件（40)的第一部分，计算作为所述横向雷诺数 巧e)的函数的所述横向压头损失系数的第一关系；W及对于包括所述第二栅格的所述组 件（40)的第二部分，计算作为所述横向雷诺数巧e)的函数的所述横向压头损失系数的第 ^关系。5. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤i)期间，对于所述间隙度P1) 的尺寸值，通过将利用第一模型对所述组件（40)的一部分所计算出的变量与利用不同于 所述第一模型的第二模型对所述组件（40)的所述一部分所计算出的所述变量进行比较， 来确定所述间隙度P1)中的所述轴向压头损失系数，其中，所述变量诸如为所述横向上的 液压力。6. 根据权利要求5所述的方法，其中，通过所进行的多个比较所确定的所述栅格巧6) 之间的所述间隙度P1)中的所述轴向压头损失系数的若干个值的插值法，来计算作为所述 间隙牌1)的尺寸的函数的所述间隙牌1)中的所述轴向压头损失系数的关系。7. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤i)期间，除所述组件（40)中 的所述横向压头损失系数和所述栅格巧6)之间的所述间隙度P1)中的所述轴向压头损失 系数之外，所述压头损失系数各自具有预定值，优选地具有预定的常数值。8. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述容器（11)包括流体入口孔 (39A)和流体出口孔（39B)，所述堆忍（12)包括下板（41A)和上板（41B)，所述组件（40)在 所述下板（41A)与所述上板（41B)之间延伸，所述堆忍（12)具有由第一界面和第二界面沿 所述轴向狂）界定的容积（Vole),所述第一界面和所述第二界面分别对应于所述下板和所 述上板（41A、41B)，W及 其中，所述方法进一步包括W下步骤： 确定（100)所述容器（11)内的至少一个附加容积（V〇lpi、V〇lps)，所述附加容积（Volpi、Volps)在所述堆忍容积（Vole)的外部并且位于所述堆忍容积（Vole)沿所述轴向狂）的端 部之一处，所述附加容积（V〇lpi、Volps)由两个界面沿所述轴向狂）来界定，所述附加容积 (Volpi、Volps)的所述两个界面之一是所述第一界面或所述第二界面； 对所述附加容积（Volpi、Volps)，利用所述流体的质量平衡方程、动量平衡方程和能量 平衡方程，由在所述附加容积（V〇lpi、V〇lps)的所述界面之一中的速度（V)或压力（P)的初 始值W及在所述附加容积（V〇lpi、V〇lps)的所述界面的另一界面中的速度（V)或压力（巧的 初始值，来计算（110、140)所述流体的压力（巧和所述流体的速度（V)的分量；W及 对所述堆忍容积（Vole)，根据步骤ii)，由所述第一界面中所述流体的速度（V)或压力 (巧的初始值和所述第二界面中所述流体的速度（V)或压力（P)的初始值，来计算（120、 130)所述流体的压力（巧和所述流体的速度（V)的分量；W及 首先对所述附加容积（Volpi、Volps)和所述堆忍容积（Vole)中的第一容积完成所述流 体的压力（巧和所述流体的速度（V)的分量的计算，并且尤其对所述第一界面和所述第二 界面中的由所述附加容积（Volpi、Volps)和所述堆忍容积（Vole)共享的界面完成所述流体 的压力（巧和所述流体的速度（V)的分量的计算， 随后，对所述附加容积（V〇lpi、V〇lps)和所述堆忍容积（Vole)中的第二容积计算所述流 体的压力（巧和所述流体的速度（V)的分量，则在所述附加容积（V〇lpi、V〇lps)和所述堆忍 容积（Vole)共享的界面处的与所述第二容积相关的计算步骤中的速度（V)或压力（巧的初 始值为之前计算出的所述第一容积的所述界面处的速度（V)和压力（P)中对应变量的值。9. 根据权利要求8所述的方法，其中，所述质量平衡方程、动量平衡方程和能量平衡方 程分别如下：其中，豕为一阶空间求导微分算子，P为所述流体的压力的分量，V为包括所述流体的 速度的分量的向量，P为所述流体的密度，t为时间，τ为粘性应力的张量，F为包括所述 流体中所施加的质量力的合力的分量的向量，Ε为每单位质量的总能量，Q为包括由热传导 造成的热量损失的分量的向量，R为由福射造成的容积热损失，Sm为质量源，S1为动量源，W及S。为能量源。10. 根据权利要求8或9所述的方法，其中： 利用之前进行的步骤中计算出的所述第二容积的该界面中的速度（V)和压力（巧中的 对应变量的值，作为在该共享的界面处的用于重复进行与所述第一容积相关的计算步骤的 速度（V)或压力（P)的初始值，来重复对所述第一容积的计算步骤；W及 利用之前在重复计算期间计算出的所述第一容积的所述界面中的速度（V)和压力（P) 中对应变量的值，作为在该共享的界面处的用于重复进行与所述第二容积相关的计算步骤 的速度（V)或压力（P)的初始值，来重复对所述第二容积的计算步骤。11. 根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其中，在所述确定步骤（100)期间，确 定两个附加容积（V〇lpi、V〇lps):沿所述流体的流动方向位于所述堆忍容积（Vole)上游的上 游附加容积（V〇lpi)，W及沿所述流体的流动方向位于所述堆忍容积（Vole)下游的下游附 加容积（Volps);所述堆忍容积（Vole)的所述第一界面与所述上游附加容积（Volpi)共享， 所述堆忍容积（Vole)的所述第二界面与所述下游附加容积（Volps)共享；W及 其中，通过下列步骤完成对所述流体的压力（巧和所述流体的速度（V)的分量的计 算： a) 在所述第一界面中，首先对所述上游附加容积（Volpi)和所述堆忍容积（Vole)中的 第一容积完成所述流体的压力（巧和所述流体的速度（V)的分量的计算（110 ;120)，然后 对所述上游附加容积（Volpi)和所述堆忍容积（Vole)中的第二容积完成所述流体的压力 (巧和所述流体的速度（V)的分量的计算（120 ;110)，用于与所述第二容积相关的计算步骤 的在所述第一界面中的速度（V)或压力（巧的初始值为在之前与第一容积相关的计算步骤 期间计算出的在所述第一界面中的速度（V)和压力（P)中的对应变量；W及 b) 在所述第二界面中，首先对所述下游附加容积（Volps)和所述堆忍容积（Vole)中的 第Ξ容积完成所述流体的压力（巧和所述流体的速度（V)的分量的计算（130; 140)，然后 对所述下游附加容积（Volps)和所述堆忍容积（Vole)中的第四容积完成所述流体的压力 (巧和所述流体的速度（V)的分量的计算（140 ;130)，用于与所述第四容积相关的计算步骤 的在所述第二界面中的速度（V)或压力（巧的初始值为在之前与所述第Ξ容积相关的计算 步骤期间计算出的在所述第二界面中的速度（V)和压力（P)中的对应变量。12. -种包括软件指令的计算机程序产品，其中，当通过计算机执行所述软件指令时， 所述软件指令实现根据前述权利要求中任一项所述的模拟方法。13. -种用于计算核反应堆（10)的堆忍（12)的至少一个组件（40)的机械形变的方 法，所述核反应堆（10)包括容器（11)和位于所述容器（11)内的所述堆忍（12)，每个组件 (40)的机械形变取决于所述容器（11)内的流体流动， 所述方法的特征在于，利用根据权利要求1至11中任一项所述的模拟方法来模拟所述 流体流动。14. 一种包括软件指令的计算机程序产品，其中，当通过计算机执行所述软件指令时， 所述软件指令实现根据权利要求13所述的方法。
【专利摘要】本发明涉及一种用于模拟核反应堆的容器内的流体流动的方法。所述核反应堆包括容器和布置在所述容器内的堆芯，所述堆芯包括核燃料组件，每个组件沿轴向延伸并且包括核燃料棒和至少一个用于保持所述燃料棒的栅格，每个组件在垂直于所述轴向的横向上通过所述栅格之间的间隙与另一组件间隔开，所述流体适于在所述堆芯的内流动。所述方法包括：确定(200、210、220、230)所述堆芯中的压头损失系数；以及利用方程来计算(240)所述堆芯中所述流体的压力(P)和所述流体的速度(V)的分量，其中，P为所述流体的压力的分量，K为包括所确定的压头损失系数的矩阵，和V为包括所述流体的速度的分量的向量。在确定步骤期间，基于所述横向上的横向雷诺数来确定所述组件中的横向压头损失系数，以及基于所述横向上的所述间隙的尺寸来确定所述间隙中的轴向压头损失系数。
【IPC分类】G21D3/00
【公开号】CN105247623
【申请号】CN201480030915
【发明人】尼古拉斯·戈雷奥德, 本杰明·沙佐, 杰里米·加尔平, 于伯特·萨朗, 埃洛迪·莫里·德·蒙蒂尼
【申请人】阿海珐核能公司
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2014年4月4日
【公告号】EP2984656A1, US20160042823, WO2014166847A1