针对核反应堆多物理场耦合模拟中传统程序效率低、精度不足的问题,研究基于开源耦合库preCICE及其适配器OpenFOAM-adapter,构建通用三维核热耦合程序。中子物理模块采用课题组研发的有限体积法中子输运程序,热工水力模块集成三维固体导...针对核反应堆多物理场耦合模拟中传统程序效率低、精度不足的问题,研究基于开源耦合库preCICE及其适配器OpenFOAM-adapter,构建通用三维核热耦合程序。中子物理模块采用课题组研发的有限体积法中子输运程序,热工水力模块集成三维固体导热(laplacianFoam)与流体对流换热模型(buoyantPimpleFoam),通过对preCICE官方OpenFOAM-adapter进行功能拓展,引入OpenFOAM的单元集合(cellSet)机制及其区域管理工具topoSet以界定耦合域;并在配置文件preciceDict中配置volumeCenters字段激活体积耦合模式,实现了中子学与热工水力学求解器间基于非匹配网格的数据映射。选取压水堆(Pressurized Water Reactor,PWR)单棒基准题开展网格无关性分析,对比最近邻映射、最近投影映射、径向基函数映射等数据传递方法。结果表明:程序可精确输出三维功率分布、中子通量密度场及速度场,冷却剂出口平均温度相对误差小于0.1%,包壳最高温度相对误差0.14%,计算结果与文献计算值符合较好。该程序突破传统定制化开发模式,支持异构网格差异化配置与大规模并行计算,可为反应堆安全分析、优化设计等提供参考工具。展开更多
文摘针对核反应堆多物理场耦合模拟中传统程序效率低、精度不足的问题,研究基于开源耦合库preCICE及其适配器OpenFOAM-adapter,构建通用三维核热耦合程序。中子物理模块采用课题组研发的有限体积法中子输运程序,热工水力模块集成三维固体导热(laplacianFoam)与流体对流换热模型(buoyantPimpleFoam),通过对preCICE官方OpenFOAM-adapter进行功能拓展,引入OpenFOAM的单元集合(cellSet)机制及其区域管理工具topoSet以界定耦合域;并在配置文件preciceDict中配置volumeCenters字段激活体积耦合模式,实现了中子学与热工水力学求解器间基于非匹配网格的数据映射。选取压水堆(Pressurized Water Reactor,PWR)单棒基准题开展网格无关性分析,对比最近邻映射、最近投影映射、径向基函数映射等数据传递方法。结果表明:程序可精确输出三维功率分布、中子通量密度场及速度场,冷却剂出口平均温度相对误差小于0.1%,包壳最高温度相对误差0.14%,计算结果与文献计算值符合较好。该程序突破传统定制化开发模式,支持异构网格差异化配置与大规模并行计算,可为反应堆安全分析、优化设计等提供参考工具。
