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龙图腾网获悉西安交通大学申请的专利一种液态金属冷却快堆pin-by-pin级稳态物理热工耦合分析方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119150741B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-17发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411309124.8，技术领域涉及：G06F30/28；该发明授权一种液态金属冷却快堆pin-by-pin级稳态物理热工耦合分析方法是由张大林;郭硕;周星光;田文喜;秋穗正;苏光辉设计研发完成，并于2024-09-19向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种液态金属冷却快堆pin-by-pin级稳态物理热工耦合分析方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种液态金属冷却快堆pin‑by‑pin级稳态物理热工耦合分析方法，基于OpenFOAM平台，通过在子通道网格下耦合三维稳态中子输运方程与三维CFD控制方程，实现快速高保真的物理‑热工耦合计算，精确解析中子空间散射、横流和回流等三维物理与热工现象。步骤包括：首先，采用OpenMC精细建模并生成少群常数库；其次，进行几何建模和网格划分；然后，设置初始物理场和边界条件，分别进行物理热工的内迭代求解，通过物理热工之间的外迭代，逐步收敛中子通量与冷却剂温度场，最终获得稳态的物理‑热工耦合特性。本发明为液态金属冷却快堆的物理‑热工特性提供了一种高效、精确的pin‑by‑pin级耦合分析方法，为设计优化与安全分析提供了有效指导。

本发明授权一种液态金属冷却快堆pin-by-pin级稳态物理热工耦合分析方法在权利要求书中公布了：1.一种液态金属冷却快堆pin-by-pin级稳态物理热工耦合分析方法，其特征在于：包括如下步骤： 步骤1：采用OpenMC对液态金属冷却快堆的结构和材料进行pin-by-pin精细建模，并按照堆芯实际材料和结构划分均匀化的群常数提取区域，在不同的全局温度和冷却剂密度条件下通过蒙特卡洛计算提取少群常数，包括中子份额χg、能量释放裂变截面κΣfg、总截面即输运修正截面有效裂变中子产额截面νΣfg和散射截面∑s,g'→g，通过后处理制作为OpenFOAM可读取的少群常数库； 步骤2：采用几何建模软件与网格划分软件，对液态金属冷却快堆进行几何建模与网格划分，其中组件区域划分子通道形式的网格，结构材料区域根据需求自由划分网格；根据OpenMC计算中均匀化的群常数提取区域进行命名； 步骤3：设置初始物理场和边界条件：初始物理场包括中子通量场分布和中子通量密度二阶矩场分布，冷却剂温度T0场分布、冷却剂密度ρ0场分布和冷却剂速度U0场分布；物理计算外边界设置真空边界，热工计算入口边界设置冷却剂质量流量，其余均按照默认设定； 步骤4：进入物理热工耦合外迭代，根据少群常数的区域和网格中初始或上次迭代热工计算的作为全局温度的冷却剂温度场分布和冷却剂密度场分布，进行插值计算，更新少群常数； 步骤5：进入中子物理部分内迭代，采用简化球谐函数SP3方法求解三维稳态中子输运方程；具体如下： 步骤5-1：计算上一迭代步散射源项Sscatter和裂变源项Sfission； 步骤5-2：求解采用简化球谐函数SP3方法近似后的三维稳态中子输运方程； 步骤5-3：计算有效增殖系数keff； 步骤5-4：判断中子通量密度和有效增殖系数keff是否收敛；若收敛则结束中子物理内迭代，进入步骤6；若不收敛，则返回步骤5-1； 步骤6：根据物理计算得到的中子通量场分布和液态金属冷却快堆设计基准功率，计算得到液态金属冷却快堆实际功率场分布，作为热工水力计算的热量源项进行更新； 步骤7：根据上次计算得到的冷却剂速度场分布，冷却剂密度场分布更新子通道网格信息； 步骤7-1：首先通过微元体相邻面数量区分内通道，然后通过微元体所有面法线向量相加的计算结果值区分边通道和角通道，避免标记通道带来的错误，提高计算效率； 步骤7-2：根据上次热工水力计算得到的速度场，更新信息包括流通面积A、润湿周长P、水力直径Dh、雷诺数Re；这些信息将通过与阻力模型、液态金属传热模型、子通道形状因子变换模型和湍流交混模型计算得到阻力二阶张量K，湍流粘性系数μt，湍流导热系数κt，子通道网格形状因子A； 步骤8：进入热工水力部分内迭代，采用SIMPLE算法求解三维CFD控制方程； 三维CFD控制方程形式如下： 质量守恒方程： 动量守恒方程： 能量守恒方程： 其中：ρ是冷却剂密度，U是冷却剂速度，p是冷却剂压力，g是重力系数，h是冷却剂比焓，Q是热量源项； SIMPLE算法将速度场与压力场解耦进行迭代求解，加入能量守恒方程后，内迭代方程求解的顺序依次是，能量守恒方程，速度预测方程，压力泊松方程，速度修正方程；当速度场，压力场和温度场收敛时结束热工部分内迭代，得到冷却剂温度场分布、冷却剂速度场分布、冷却剂密度场分布、冷却剂压力场场分布； 步骤9：判断物理热工耦合外迭代是否收敛，若两次迭代计算温度场最大值小于0.01K，有效增殖系数keff小于1e-5，则结束物理-热工耦合计算；若不收敛，则返回步骤4； 步骤10：进行物理热工耦合特性分析，包括分析确定物理热工耦合研究的必要性，优化液态金属冷却快堆设计，提高液态金属冷却快堆安全性；分析液态金属冷却快堆的燃料多普勒温度反馈和冷却剂密度反馈现象；热工参数如何通过影响堆芯及结构材料的截面，从而影响中子行为的三维中子物理效应；中子物理如何影响热工参数的分布，并分析物理反馈作用下液态金属冷却快堆中横流、倒流、回流三维热工水力现象。

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