核電多場耦合解決方案及應(yīng)用

1、核電多場耦合解決方案及應(yīng)用多場耦合解決方案與項目案例非能動系統(tǒng)安全殼自然對流分析IVR問題分析熱分層問題分析其它項目示例在核電相關(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題，如非能動安全殼冷卻、IVR的流-固-熱耦合，儲水箱回路與排水管路一維三維耦合，堆內(nèi)構(gòu)件、管路的流致振動等。針對這些問題，如獨立采用流體、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)軟件進行仿真，不能完整地描述實際的物理現(xiàn)象，沒有準確的邊界條件，難以獲取準確的結(jié)果。需求分析如安全殼內(nèi)的熱蒸汽接觸到內(nèi)殼時發(fā)生冷凝將熱量傳遞給殼體；當冷卻水噴淋到外殼上時發(fā)生汽化吸收從殼體傳來的熱量，最終隨著空氣自然對流將熱量帶出安全殼。僅使用流體或結(jié)構(gòu)軟件

2、，不能準確的計算出從內(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確預(yù)測。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-熱耦問題上。需求分析MpCCI （Mesh-based parallel Code Coupling Interface）由德國SCAI開發(fā)，SCAI下屬于Fraunhofer-Gesellschaft （弗勞恩霍夫應(yīng)用研究促進協(xié)會）德國也是歐洲最大的應(yīng)用科學研究機構(gòu)。MpCCI具有強大的多學科、多模型、多維度的耦合功能，并具備強大的API開發(fā)接口。基于MpCCI的多場耦合分析方案MpCCI支持的主要CAE軟件項目示例：非能動安全殼冷卻系統(tǒng)項目示例：安

3、全殼冷卻問題CAE解決方案MpCCI數(shù)據(jù)交換安全殼外部流場模擬（3D CFD）安全殼傳熱模擬（Nastran、Abaqus等）安全殼內(nèi)部流場模擬（3D CFD）以MpCCI實現(xiàn)內(nèi)外復(fù)雜熱流場（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功能實現(xiàn)特定模型或應(yīng)用試驗數(shù)據(jù)和/或經(jīng)驗關(guān)

4、系的使用，考慮飽和沸騰與過冷沸騰的影響。項目示例：安全殼冷卻系統(tǒng)驗證性仿真項目示例：安全殼冷卻系統(tǒng)驗證性仿真項目示例：IVR問題分析IVR-ERVC屬于液-固-汽的耦合傳熱問題。液-固凝固相變固-液熔化相變液-汽沸騰相變汽-液兩相流動瞬態(tài)問題物理現(xiàn)象非常復(fù)雜沸騰無現(xiàn)成模型可用，需二次開發(fā)項目示例：IVR問題分析方案RPV外部補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)力學耦合傳熱：傳導(dǎo)+對流+輻射項目示例： IVR問題CAE解決方案MpCCI數(shù)據(jù)交換RPV外部流場模擬（3D CFD）RPV傳熱模擬（Nastran、Abaqus等）RPV內(nèi)部流場模擬（3D CFD）項目示例： IVR問題的驗證性仿真分析項目示例： IVR問題加熱棒CFD分析溫度分布速度分布液相體積分數(shù)速度矢量項目示例：熱分層問題三場耦合分析采用多場耦合分析的方法，可以對管內(nèi)