堆芯冷却剂流动和传热特性的数值模拟

摘要

为了模拟堆芯冷却剂的流动与传热问题，编制了一个热工水力分析程序（ＴＨＡＰＭＡ），该程序基于多孔介质分析方法，在流体所遵循的质量守恒、动量守恒和能量守恒方程中引入体积孔隙率、有方向表面孔隙率、局部阻力和局部热源以模拟燃料棒等固体构件对冷却剂流动和传热的影响。鉴于差分格式和算法对计算精度和计算速度有较大的影响，在程序中对能量方程采用了开发的ＷＳＵＣ格式，为了使程序既适应于稳态工况又适应瞬态工况，在算法上采用了改进的ＰＩＳＯ算法。在通过若干个典型算例证实了ＴＨＡＰＭＡ程序编码的可靠性以及对瞬态问题的适应性之后，依据秦山二期的早期工况，计算了稳态工况下的堆芯流动和传热问题，得到了其中速度场和温度场的分布。