铅水反应中铅铋合金凝固过程的模拟方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种铅水反应中铅铋合金凝固过程的模拟方法及装置，涉及核反应堆技术领域，包括：对预设流体计算模型、预设湍流模型及凝固传热模型进行耦合，以建立铅铋合金凝固的仿真环境；获取铅水反应的初始工况，在仿真环境下基于初始工况对所述铅铋合金的凝固变相传热过程进行仿真模拟，得到高速入射水流注入预设时间内铅水反应区域分布信息。本发明专利技术能够实现对铅水反应中铅铋合金凝固过程的复合仿真，提升了铅水反应中铅铋合金凝固仿真模拟的可靠性。可靠性。可靠性。

【技术实现步骤摘要】
铅水反应中铅铋合金凝固过程的模拟方法及装置


[0001]本专利技术涉及核反应堆
，尤其是涉及一种铅水反应中铅铋合金凝固过程的模拟方法及装置。

技术介绍

[0002]铅基快堆通常采用液态铅或铅铋合金作为冷却剂，但是，当出现蒸汽发生器传热管破裂(SGTR)事故时，水与铅铋合金会发生凝固反应，导致反应堆内出现堵流，进而会影响堆芯，产生严重的堆芯损坏事故。为了研究发生铅水反应后实际的后果及可能造成的影响，对于铅铋合金凝固过程中变相传热的热物理过程研究是十分必要的。目前的对于铅铋合金凝固过程中变相传热的数值模拟还存在考虑不全面，导致模拟结果不可靠的问题。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种铅水反应中铅铋合金凝固过程的模拟方法及装置，能够实现对铅水反应中铅铋合金凝固过程的复合仿真，提升了铅水反应中铅铋合金凝固仿真模拟的可靠性。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案如下：
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种铅水反应中铅铋合金凝固过程的模拟方法，包括：对预设流体计算模型、预设湍流模型及凝固传热模型进行耦合，以建立铅铋合金凝固的仿真环境；获取铅水反应的初始工况，在所述仿真环境下基于所述初始工况对所述铅铋合金的凝固变相传热过程进行仿真模拟，得到高速入射水流注入预设时间内铅水反应区域分布信息。
[0006]进一步，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述在所述仿真环境下基于所述初始工况对所述铅铋合金的凝固变相传热过程进行仿真模拟的步骤，包括：基于预设的凝固变相传热条件在预设仿真软件中，构建所述仿真环境下所述铅水反应的凝固变相传热模型；基于所述初始工况对所述凝固变相传热模型进行二维瞬态仿真模拟。
[0007]进一步，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述预设的凝固变相传热条件包括：铅铋合金凝固过程中固态区的热传递方式为热传导，液态区的热传递方式为热对流。
[0008]进一步，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述凝固变相传热模型包括固态区的热传递方程、液态区的热传递方程及固液分界面的糊状区的热传递方程。
[0009]进一步，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述固态区的热传递方程为：
[0010]其中，ρ
s
为固相温度，c
s
为固相比热，k
s
为固相导热系数，T
s
为固相温度，t为时间，S
s
为固相源项。
[0011]进一步，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述液态区的热传递方程为：
[0012]其中，ρ
l
为液相温度，c
l
为液相比热，k
l
为液相导热系数，T
l
为液相温度，v为速度矢量，S
l
为液相源项。
[0013]进一步，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述糊状区的热传递方程为：
[0014]其中，ρ
s
为固相温度，k
s
为固相导热系数，k
l
为液相导热系数，T
l
为液相温度，v为速度矢量，S
l
为液相源项；Δh
m
为相变潜热，v
∑
为混合物速度矢量，T为糊状区的温度。
[0015]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种铅水反应中铅铋合金凝固过程的模拟装置，包括：建立模块，用于对预设流体计算模型、预设湍流模型及凝固传热模型进行耦合，以建立铅铋合金凝固的仿真环境；仿真模块，用于获取铅水反应的初始工况，在所述仿真环境下基于所述初始工况对所述铅铋合金的凝固变相传热过程进行仿真模拟，得到高速入射水流注入预设时间内铅水反应区域分布信息。
[0016]第三方面，本专利技术实施例提供了一种电子设备，包括：处理器和存储装置；所述存储装置上存储有计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器运行时执行如第一方面任一项所述的方法。
[0017]第四方面，本专利技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述第一方面任一项所述的方法的步骤。
[0018]本专利技术实施例提供了一种铅水反应中铅铋合金凝固过程的模拟方法及装置，包括：对预设流体计算模型、预设湍流模型及凝固传热模型进行耦合，以建立铅铋合金凝固的仿真环境；获取铅水反应的初始工况，在仿真环境下基于初始工况对所述铅铋合金的凝固变相传热过程进行仿真模拟，得到高速入射水流注入预设时间内铅水反应区域分布信息。本专利技术通过基于多个模型耦合构建铅水反应的仿真环境，考虑到了铅水反应中的多种影响因素，实现了对铅水反应中铅铋合金凝固过程的复合仿真，提升了铅水反应中铅铋合金凝固仿真模拟的可靠性，该仿真模拟对于铅基快堆SGTR事故中凝固发展的研究和消除凝固的研究具有参考意义。
[0019]本专利技术实施例的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本专利技术实施例的上述技术即可得知。
[0020]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1示出了本专利技术实施例所提供的一种铅水反应中铅铋合金凝固过程的模拟方法流程图；
[0023]图2示出了本专利技术实施例所提供的一种反应容器的几何结构示意图；
[0024]图3示出了本专利技术实施例所提供的一种0～8s内铅水反应区域分布情况变化图；
[0025]图4示出了本专利技术实施例所提供的一种仿真模型监测结果与LIFUS
‑
5实验数据的对比图；
[0026]图5示出了本专利技术实施例所提供的另一种反应容器的几何结构示意图；
[0027]图6示出了本专利技术实施例所提供的一种0～6s内铅水反应区域分布情况变化图；
[0028]图7示出了本专利技术实施例所提供的一种仿真模型监测结果与KYLIN
‑
II
‑
S实验数据的对比图；
[0029]图8示出了本专利技术实施例所提供的一种事故0～1s内铅铋合金密度的变化图；
[0030]图9示出了本专利技术实施例所提供的一种0～2s内事故过程铅铋合金密度的变化图；
[0031]图10示出了本专利技术实施例所提供的一种铅水反应中铅铋合金凝固过程的模拟装置结构示意图。
具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铅水反应中铅铋合金凝固过程的模拟方法，其特征在于，包括：对预设流体计算模型、预设湍流模型及凝固传热模型进行耦合，以建立铅铋合金凝固的仿真环境；获取铅水反应的初始工况，在所述仿真环境下基于所述初始工况对所述铅铋合金的凝固变相传热过程进行仿真模拟，得到高速入射水流注入预设时间内铅水反应区域分布信息。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述仿真环境下基于所述初始工况对所述铅铋合金的凝固变相传热过程进行仿真模拟的步骤，包括：基于预设的凝固变相传热条件在预设仿真软件中，构建所述仿真环境下所述铅水反应的凝固变相传热模型；基于所述初始工况对所述凝固变相传热模型进行二维瞬态仿真模拟。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设的凝固变相传热条件包括：铅铋合金凝固过程中固态区的热传递方式为热传导，液态区的热传递方式为热对流。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述凝固变相传热模型包括固态区的热传递方程、液态区的热传递方程及固液分界面的糊状区的热传递方程。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述固态区的热传递方程为：其中，ρ
s
为固相温度，c
s
为固相比热，k
s
为固相导热系数，T
s
为固相温度，t为时间，S
s
为固相源项。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述液态区的热传递方程为：其中，ρ
l
为液相温...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓晶，刘达霖，邓畅，张滕飞，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：