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中国先进研究堆(CARR)是一座可为我国核科学研究提供重要科学研究平台的高技术性能、多用途的反应堆。堆芯采用平板式燃料组件。对于一个新型研究堆,在热工水力设计中有很多涉及研究堆安全的参数需要确定。并且由于堆内结构复杂导致流体的水力现象也很复杂,堆内构件在冷却剂冲击下可能发生破坏性振动。解决这些问题的方法就是试验验证。 在试验验证之前对CARR堆内流场进行数值模拟,分析堆内水力特性是非常必要的。它可以为验证试验方案(如测点的布置、结构的合理简化)提供技术依据,从而降低试验成本,缩短试验时间;而在试验验证之后提供可比较的理论数据,来判断试验结果的合理性。 本文紧密结合工程建设的需要,应用CFD软件,对CARR的整个堆内过程进行了数值模拟和研究,主要研究内容如下: 1.全堆芯流量分配计算。这次计算重点在于对全堆各盒组件间的流量分配进行计算。采用一体化建模,提高计算的准确性。采用多孔介质模型对燃料组件进行了模拟,并对其有效性进行了数值验证。 2.对置于流场中的可能发生流致振动的构件进行流致振动分析。将整个堆本体分成几大块进行分段建模,这样可增加计算网格的数量,提高堆内构件周围流速的计算精度,使对堆内构件流致振动评价更准确。最后根据流致振动的振动机理对这些堆内构件进行流致振动评价。 通过以上的计算和分析,并结合试验结果,可以得出以下结论: 1.多孔介质模型是有效的,其应用对工程问题有较大的推广价值,有利于提高计算的经济性; 2.相同类型组件之间的流量分配是均匀的,已满足热工水力设计要求; 3.对于流致振动分析,无论是理论分析还是试验验证,结果是相同的,即堆内所有构件都不发生流致振动,满足CARR设计要求; 4.利用CFD软件进行的各种数值模拟与试验结果符合较好,证明数值模拟结果是可信的。