【摘 要】
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钠冷快堆（Sodium-cooled Fast Reactor,SFR）作为第四代反应堆系统的重要堆型之一,使用非能动停堆组件保证安全性已成为国内外研究共识。然而,在对非能动停堆组件落棒停堆过程进行模拟分析时。由于复杂几何、存在孔隙结构以及运动边界等问题的存在,传统计算流体力学（Computational fluid dynamics,CFD）程序所使用的结构化网格或非结构化网格构建方法在解决该类
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钠冷快堆（Sodium-cooled Fast Reactor,SFR）作为第四代反应堆系统的重要堆型之一,使用非能动停堆组件保证安全性已成为国内外研究共识。然而,在对非能动停堆组件落棒停堆过程进行模拟分析时。由于复杂几何、存在孔隙结构以及运动边界等问题的存在,传统计算流体力学（Computational fluid dynamics,CFD）程序所使用的结构化网格或非结构化网格构建方法在解决该类问题时存在较大的局限性。本文基于浸没边界法开发了相应的求解程序,该法无需构建复杂的贴体网格,而是采用简单的笛卡尔网格,通过插值计算的方式纳入边界条件,适合上述复杂工况的模拟过程。并对程序的准确性进行验证分析,分别模拟了在二维固定圆柱绕流下的稳态流动、不稳定流动,以及二维振荡圆柱不稳定流动,得到涡旋特征参数、阻力系数、升力系数、斯特劳哈尔数,以及涡脱落情况等数值模拟结果,并将其与已有文献数据进行对比,结果显示本求解器具有良好的效率和准确性。对于高雷诺数流动,采用RANS-k Epsilon模型进行求解,并为每个浸没边界节点引入样本点,得到样本点的yplus值,根据yplus值通过壁面函数计算近壁面处的切向速度以及壁面剪切应力。并通过改变无量纲参数半径雷诺数（0）（6）和圆柱高与半径的比值（/（6）表征圆柱轴向流动现象,其中0）(（6）的变化范围为2600～92310,/(6的变化范围为3.77～850,涵盖工况较广。对不同湍流工况进行模拟计算,将得到的摩擦系数与DNS模拟以及实验的结果进行对比,结果显示使用本程序计算圆柱轴向流动的三维湍流工况具有良好的准确性。基于以上验证,对液体悬浮式非能动停堆组件进行建模,并对非能动棒部分进行初步模拟,得到速度分布。本文旨在开发可应用于模拟非能动停堆组件落棒停堆过程的CFD求解器,对于分析这一水力现象具有一定的研究意义。
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