一種穩定性增強及高精度數值方法在RELAP5中的實現與評價

李 偉 蘇光輝 秋穗正 田文喜 陳 平 李垣明

1（中國核動力研究設計院 核反應堆系統設計技術重點實驗室 成都 610213）

2（西安交通大學 核科學與技術學院 西安 710049）

一種穩定性增強及高精度數值方法在RELAP5中的實現與評價

李 偉1蘇光輝2秋穗正2田文喜2陳 平1李垣明1

1（中國核動力研究設計院 核反應堆系統設計技術重點實驗室 成都 610213）

2（西安交通大學 核科學與技術學院 西安 710049）

在計算穩定性的改進方面，修正RELAP5程序中的虛擬質量力(Virtual mass force)形式，同時添加了新的界面壓力項(Interface pressure)；在計算精度的改進方面，采用具有總變差減小(Total variation diminish, TVD)特點的高精度通量限制器(Flux limiter)方法取代RELAP5程序原本的一階迎風方法來離散質量和能量守恒方程中的對流項。在模擬水平管道內空泡份額微擾隨時間發展的數值實驗中，相比改進前的RELAP5，改進后的RELAP5計算得到的微擾幅度并未增長；在模擬液相沉降的數值實驗中，改進前的RELAP5程序計算得到了不真實的空泡份額分布，而改進后的RELAP5在不同的網格數量下能夠得到收斂的穩定解。對Ransom 水龍頭數值實驗和Marviken CFT 15大破口噴放實驗的計算表明，改進后的具有二階TVD格式的RELAP5程序能夠得到更接近實驗數據的計算結果。

RELAP5，穩定性，精確性，雙曲性，虛擬質量力，界面壓力項

RELAP5程序長期以來在反應堆系統的熱工水力及安全分析領域都有著廣泛的應用，包括乏燃料池(Spent fuel pool)的安全設計[1]。但RELAP5的基本偏微分方程組包含虛的特征根，因此不具備雙曲性，這種兩流體模型不具備適定性[2-3]。在實際應用中可能導致由不適定性引起的數值解發散，出現不真實的計算結果。……