熱工水力計算
關注創建者：冪知科技 創建時間：2023-05-09
熱工水力計算的視頻教程
中核核反應堆熱工水力實驗室：多相流數值計算在核電研發中的應用簡介
內容概要：1.核能轉化研發中數值計算分析的需求及難點介紹2.國內外針對核能轉化研發數值模擬需求所開發的CFD軟件現狀3.解決方案及典型應用，解決多相流模擬問題，實現自主可控4.針對新堆型、新技術，數值計算分析的未來開發路徑
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熱工水力計算的實例教程
3 月 13 日，由中國核學會核反應堆熱工流體力學分會主辦，中核核反應堆熱工水力技術重點實驗室、上海積鼎信息科技有限公司、先進核能技術全國重點實驗室承辦的 “核反應堆熱工水力仿真技術前沿探索與實踐” 線上直播活動圓滿舉辦。本次活動聚焦核反應堆仿真領域的最新進展與挑戰，吸引了近300位行業專家及在校學生的關注。
中國核動力研究設計院反應堆工程研究所副所長、中國核學會核反應堆熱供流體力學分會的理事長 黃彥平 在致辭中指出，核能技術的迭代對流體仿真提出了更高要求，亟需在精度提升、計算效率優化及模型驗證等方面取得突破。國產流體仿真軟件的自主研發是打破技術壟斷的關鍵。黃總呼吁產學研各方需強化合作，通過資源共享與協同創新，共同攻克行業難題。
作為本次活動的承辦單位之一，積鼎科技研發中心總監符凱的報告《國產流體仿真軟件在核反應堆仿真中的應用》受到關注。積鼎科技深耕 CFD 領域多年，自主開發了通用流體仿真軟件 VirtualFlow在核反應堆仿真中展現出顯著優勢。
積鼎科技的仿真軟件可應用于核領域的多種堆型，包括壓水堆、鉛鉍/鈉冷快堆、熔鹽堆等。在壓水堆中，軟件可模擬安注水過程、氫氣復合及燃燒、抑壓水池工作過程等；在鉛鉍/鈉冷快堆中，可進行金屬液體熱工水力計算、事故工況下自然對流計算等；在熔鹽堆中，實現了堆芯流量分配計算、熔鹽泄露凝固計算等關鍵場景的仿真。
技術優勢：
全代碼自主可控：該軟件安全可靠可控，經第三方評測顯示代碼自主率超過 95%。
全方位仿真能力：支持多相流、湍流、相變、傳熱等復雜物理模型，能夠精確模擬核反應堆中的流動傳熱傳質、多相流相變、可壓縮流體、多組分等問題。
應用場景覆蓋廣：軟件經過市場長期驗證，已積累的測試案例庫>1000個。
展開 code_saturne是法國電力集團（EDF）研發的一款通用計算流體力學開源軟件。基于有限體積方法，支持多種類型網格，通過求解納維-斯托克斯方程，用于處理二維、二維對稱、三維，穩態或非穩態，層流或湍流，不可壓或微可壓流體，等溫或非等溫等多種計算問題。軟件涵蓋大氣模擬、煤粉、重質燃料及生物質的燃燒、電弧與焦耳效應、顆粒追蹤、流體機械轉子-定子互動等多種工業應用物理模塊，并在工業領域得到廣泛的應用與認可。
為普及和推廣高性能水力學軟件使用、培養高性流體力學專業人才，浙江遠算科技有限公司聯合上海交通大學將于2021年10月27日至29日舉辦code_saturne熱工水力及核電領域應用專題培訓課程，這也是遠算聯“走進高校”大型培訓活動的第一站。
展開 金秋十月，北京迎來了兩場核電領域的年度盛會——“中國核學會核反應堆熱工流體力學分會第四屆學術年會”與“中核核能軟件與數字化反應堆工程技術研究中心學術年會暨數字核能2024技術論壇”。來自全國80余家科研院所、高校和企業的800余名專家學者齊聚一堂，共同探討我國反應堆熱工流體力學領域的新概念、新理論、新技術和新進展。
中國核學會核反應堆熱工流體力學分會第四屆學術年會
在這場學術盛宴中，CFD仿真技術成為各方關注的焦點。積鼎科技作為CFD仿真領域的引領者也受邀亮相此次盛會，其仿真工程師還在現場帶來了關于“冷凝回流過程仿真”的精彩報告。
報告通過生動的案例，從冷凝回流過程介紹、VirtualFlow壁面冷凝模型、仿真應用過程分析等方面進行了詳細介紹，充分展示了VirtualFlow在模擬復雜流體流動、傳熱現象方面的卓越能力，以及其在核電站設計、安全分析等方面所發揮的關鍵作用。
VirtualFlow在核電領域的創新實踐：
CFD仿真技術作為一種高效、準確的預測工具，能夠對核電站的流體流動、傳熱、反應堆物理、安全分析、系統模擬等各個方面的復雜現象進行精確重現。
VirtualFlow能夠全面覆蓋核電領域的各種仿真需求，包括流動傳熱傳質、多相流相變、可壓縮流體等復雜問題。在超臨界二氧化碳核能動力系統、氣冷堆、壓水堆、鉛鉍/鈉冷快堆、熔鹽堆等不同的堆型場景中，VirtualFlow都能進行精準的熱工水力計算，為核電站的安全運行提供有力保障。
流動傳熱傳質：流動傳熱傳質是核電站、核島、常規島、電氣系統及設備中最常見的物理現象。
展開 總結
在Phase 1的空泡份額分布試驗中，主要研究了不同組件和不同功率分布條件下的空泡份額分布，試驗提供不同尺度的測量結果，包括子通道級和0.3×0.3的分辨率，可用于滿足不同計算模型的開發和驗證需要。試驗結果還可用于對空泡份額分布的不確定性進行分析，并研究其在熱工水力計算模型中的傳遞。
在Phase2的試驗中，開展了單相和兩相的穩態壓降試驗，可用于修正熱工水力程序中計算棒束壓降的模型。穩態的臨界功率試驗涵蓋了不同的流量、入口過冷度、壓力、組件類型等，可分析空泡份額的分布、液滴夾帶、格架行為等對臨界功率的影響，改進臨界功率預測模型。瞬態工況包括了汽機脫扣和跳泵工況。
來源：多相流在線
展開 SYSWARE.IDE工程師工作臺
（來源：索為）
前沿動力
前沿動力立足于國防軍工和自主創新的發展需求，致力于發展自主可控的CAE軟件，研發了面向復雜產品多學科、多物理場、多尺度、多保真度的分析與優化仿真平臺ADI.SimWork，在高超聲速氣動熱、超燃沖壓發動機內外流一體化等技術領域打破了國外高端工業軟件的禁運；并且協助客戶完成了高超聲速氣動熱、飛行器顫振、沖壓發動機內外流一體化、螺旋槳飛機滑流效應、大型運輸機加油管減振降噪、某型火箭整流罩分離、快中子核反應堆熱工水力計算等50多項尖端CAE技術咨詢項目。
ADl.SimWork概覽（來源：前沿動力）
安懷信
安懷信是最早將仿真模型驗證與確認（Verification & Validation/Accreditation，簡寫為V&V/A）的理念引入國內的CAE廠商。
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在壓水堆中，軟件可模擬安注水過程、氫氣復合及燃燒、抑壓水池工作過程等；在鉛鉍/鈉冷快堆中，可進行金屬液體熱工水力計算、事故工況下自然對流計算等；在熔鹽堆中，實現了堆芯流量分配計算、熔鹽泄露凝固計算等關鍵場景的仿真。
技術優勢：
全代碼自主可控：該軟件安全可靠可控，經第三方評測顯示代碼自主率超過 95%。
在超臨界二氧化碳核能動力系統、氣冷堆、壓水堆、鉛鉍/鈉冷快堆、熔鹽堆等不同的堆型場景中，VirtualFlow都能進行精準的熱工水力計算，為核電站的安全運行提供有力保障。
流動傳熱傳質：流動傳熱傳質是核電站、核島、常規島、電氣系統及設備中最常見的物理現象。
前沿動力立足于國防軍工和自主創新的發展需求，致力于發展自主可控的CAE軟件，研發了面向復雜產品多學科、多物理場、多尺度、多保真度的分析與優化仿真平臺ADI.SimWork，在高超聲速氣動熱、超燃沖壓發動機內外流一體化等技術領域打破了國外高端工業軟件的禁運；并且協助客戶完成了高超聲速氣動熱、飛行器顫振、沖壓發動機內外流一體化、螺旋槳飛機滑流效應、大型運輸機加油管減振降噪、某型火箭整流罩分離、快中子核反應堆熱工水力計算等
code_saturne是法國電力集團（EDF）研發的一款通用計算流體力學開源軟件。基于有限體積方法，支持多種類型網格，通過求解納維-斯托克斯方程，用于處理二維、二維對稱、三維，穩態或非穩態，層流或湍流，不可壓或微可壓流體，等溫或非等溫等多種計算問題。軟件涵蓋大氣模擬、煤粉、重質燃料及生物質的燃燒
試驗結果還可用于對空泡份額分布的不確定性進行分析，并研究其在熱工水力計算模型中的傳遞。
在Phase2的試驗中，開展了單相和兩相的穩態壓降試驗，可用于修正熱工水力程序中計算棒束壓降的模型。穩態的臨界功率試驗涵蓋了不同的流量、入口過冷度、壓力、組件類型等，可分析空泡份額的分布、液滴夾帶、格架行為等對臨界功率的影響，改進臨界功率預測模型。瞬態工況包括了汽機脫扣和跳泵工況。
