[发明专利]铅水反应中铅铋合金凝固过程的模拟方法及装置

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及核反应堆技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

有鉴于此，本发明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。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明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。

进一步，本发明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。

进一步，本发明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。

进一步，本发明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。

进一步，本发明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：

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。

进一步，本发明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：

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。

进一步，本发明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：

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。