基于格子Boltzmann方法的反应堆核-热-流耦合模拟

摘要

反应堆堆芯内部存在多种不同物理场之间的相互作用和反馈,对其准确模拟需要考虑这些物理过程之间的耦合。为了降低堆芯核-热-流耦合模拟的实现难度,消除不同物理场之间的外部插值过程,本文构建了核-热-流耦合模拟的格子Boltzmann方法(LBM),将中子输运(包括S_(N)方程、SP_(3)方程以及扩散方程)、考虑燃料流动效应的缓发中子先驱核守恒方程以及流动传热方程统一到相似的LBM格式下,采用统一的LBM碰撞-迁移过程进行求解,有效降低了堆芯多物理耦合模拟的实现难度。计算结果表明:本文建立的核-热-流耦合LBM模型对不同雷诺数下的流动效应均能准确模拟,同时温度反馈在高温熔盐堆低速流动条件下有较为明显的影响,不能忽略;提高堆芯熔盐流速能够有效地展平功率及温度分布。