流體力學分析軟件VirtualFlow，實現(xiàn)核反應堆熱工水力高效仿真

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(zhàn)，吸引了近300位行業(yè)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(yōu)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(fā)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(xié)同創(chuàng)新，共同攻克行業(yè)難題。

作為本次活動的承辦單位之一，積鼎科技研發(fā)中心總監(jiān)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(fā)了通用流體仿真軟件 VirtualFlow在核反應堆仿真中展現(xiàn)出顯著優(yōu)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(xiàn)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(yōu)勢：

全代碼自主可控：該軟件安全可靠可控，經(jīng)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(jīng)過市場長期驗證，已積累的測試案例庫>1000個。

典型案例：

蒸汽發(fā)生器一回路流動換熱計算：VirtualFlow 通過IST 網(wǎng)格技術自動剖分及收縮，快速生成網(wǎng)格，采用標準 k-epsilon 模型，實現(xiàn)模擬一回路蒸汽發(fā)生器內的流動換熱。

管道熱分層：在管道熱分層計算中，采用LES 模擬湍流效果，結果與 Hirota（2010）試驗高度吻合，證明了軟件在復雜流動現(xiàn)象模擬中的準確性。

壁面沸騰：通過N 相均相模型、標準 k-epsilon 湍流模型和 RPI 壁面沸騰模型，成功模擬了對流沸騰現(xiàn)象，出口氣含率與試驗結果一致，且在多組算例中精度優(yōu)于國外商用軟件。

可壓縮兩相臨界流：積鼎科技開發(fā)了適用于ADS 閥門的可壓縮兩相臨界流數(shù)值計算模型，采用飽和溫度 - 壓力模型及相變模型，可精確模擬 0.1~15.5MPa 范圍內的水和水蒸汽的臨界流現(xiàn)象。

本次活動為行業(yè)同仁搭建了一個高效的學習交流平臺，促進了產學研的深度合作。通過分享前沿技術和實踐經(jīng)驗，進一步推動了核反應堆熱工水力仿真技術的發(fā)展，助力我國核能行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

審核編輯 黃宇