技术特征:1.一种核反应堆堆芯子通道计算的加速方法,其特征在于:步骤如下:
步骤1:将子通道质量、能量和动量守恒非线性方程组进行线性化,定义以下三个转换函数fij、βkj和βij’以考虑施主元的影响:
式中:
mij——通道(i,j)混合物轴向质量流量;
wkj为穿过间隔k的横流速度,为正值,与eik一起表示方向,eikwkj大于0表示从l通道流到l′通道,否则相反;
——为间隔k的有效速度,即相邻通道有效速度的代数平均;
将式(1)中的三个转换函数代入到子通道能量、轴向动量、横向动量和质量方程中,便得到如下四个线性化后的子通道方程:
1)能量方程
式中:
fij、fij-1——通道(i,j)和(i,j-1)的转换函数;
mij、mij-1——通道(i,j)和(i,j-1)的混合物轴向质量流量;
ΔXj——轴向节块j的高度;
w'kj——为穿过间隔k的湍流速度;
βkj——间隔k的转换函数;
wkj为穿过间隔k的横流速度,为正值,与eik一起表示方向,eikwkj大于0表示从l通道流到l′通道,否则相反;
hij、hnj、hij+1和hij-1——通道(i,j)、(n,j)、(i,j+1)和(i,j-1)的混合物焓值;
Pr——燃料棒r的热周,燃料棒r与通道i相邻;
Φir——燃料棒r的热周与通道i相邻的份额;
q″rj——燃料棒到流体的热流密度;
Ck——横向导热系数,如下式计算:
——以k为边界相邻的两个通道i和n的导热系数的代数平均值;
GT——导热系数的几何因子,用于考虑子通道间由于导热引起的能量传递;
lk——相邻两个子通道的中心距;
Tij、Tnj——通道(i,j)和(n,j)温度;
2)轴向动量方程
式中:
U'ij、Ui'j-1——通道(i,j)和(i,j-1)的有效速度,表示控制体内的平均速度;
fT——湍流动量因子;
v'*——有效比体积;
Aij、Anj——通道(i,j)和(n,j)的横截面积;
Ki'j——压降因子;
gc——单位转换因子;
g——重力加速度;
Pij、Pij-1——层(i,j)和(i,j-1)处的压力;
ρij——通道(i,j)的密度;
θ——通道与竖直面的夹角;
3)横向动量方程
式中:
——为层j和j-1上的间隔k的有效速度,即相邻通道有效速度的代数平均;
sk——子通道划分线k的长度
lk——相邻两个子通道的中心距
KG——横流摩擦压降因子;
Pkj-1——间隔k相邻两个通道的压差;
4)质量守恒方程
式中:
ECij——质量守恒方程残差;
步骤2:利用Krylov子空间法求解线性化后的子通道方程(2)~(5),对方程系数矩阵采用压缩行非零存储技术CSR存储,CSR技术采用三个一维数组a、ia和ja来存储规模大小为m×n的系数矩阵A的非零元素及相应位置;记A矩阵中的非零元素个数为nnz,则:
1)一维数组a,数组长度为nnz,数组元素分别为系数矩阵A中从左到右,从上到下排列的非零元素值;
2)一维数组ia,数组长度为m+1,存储系数矩阵A中每一行第一个非零元素在总非零元素中的顺序,最后一个元素为nnz+1
3)一维数组ja,数组长度为nnz,存储系数矩阵A中每一行非零元素在该行中的局部顺序。