改进粒子法在钠冷快堆熔融物水力学破碎行为中的数值模拟

摘要

为了进一步研究钠冷快堆堆芯熔融物水力学射流破碎过程中的关键影响因素，深入分析熔融物射流破碎形态、穿透深度和破碎机理，基于改进最小二乘移动粒子半隐式方法，对熔融物射流在冷却剂钠中的破碎行为进行了模拟。首先，通过将模拟结果与已有实验数据对比，验证了该方法的适用性和可靠性；其次，将该方法应用于研究金属熔融物与冷却剂钠之间的相互作用，对熔融物射流的破碎过程进行了数值模拟，得到了大量数值实验结果；最后，基于模拟实验结果，发现在低Weber数下，射流前端瑞利-泰勒不稳定性主导破碎，在高低Weber数下，射流破碎主要是由射流侧表面上开尔文-亥姆霍兹不稳定引发的波状剥离机制驱动，分析了射流直径和射流初始速度等参数对射流破碎长度的影响，拟合出针对冷却剂钠的破碎长度关联式，并与实验值和其他模型结果进行了验证，误差控制在±30%以内，从而建立了新的射流破碎模型。研究工作可为钠冷快堆压力容器改进设计提供参考，同时，对于评价钠冷快堆堆芯熔融物射流对反应堆压力容器的潜在影响具有重要意义。

关键词

钠冷快堆 / 射流破碎长度 / 最小二乘移动粒子半隐式法

基金资助

国家自然科学基金资助项目(12375176)