核反应堆一回路棒束通道是核电机组的核心部件，其设计与运行直接影响核电系统的能量转换效率、安全及经济性。而该通道的流体仿真对反应堆意义重大：
保障反应堆核心安全：通过仿真计算燃料棒包壳、芯块温度等参数，确保不超安全限值，避免冷却不足导致的燃料棒损坏及堆芯熔化事故。
优化反应堆核心设计：包括燃料组件结构与冷却剂流道的优化。
支撑反应堆高效运行：仿真不同工况下的通道流体特性，为制定冷却剂流量、入口温度等最佳运行参数提供依据，确保反应堆高效运行。
反应堆一回路棒束通道包含燃料棒、定位格架等多种部件，结构复杂。棒束通道内流体流动多为湍流，湍流模型的选择和参数确定对仿真精度影响显著。不同湍流模型在预测不同工况下的流动和传热特性时表现各异，且模型计算量较大，在保证计算精度的同时兼顾计算效率颇具挑战 。
本文基于DIMAXER软件，对反应堆一回路5X5棒束通道、反应堆带搅浑格架17x17燃料组件进行流体仿真。DIMAXER软件具有以下优势：
1. 高解析度：采用 STE-KEP-FR 时空一体化算法，在同等算力下将仿真解析度提升 2 个量级。对于反应堆一回路棒束通道，能完整解析从宏观流场到微尺度涡结构的全尺度流动特征。可以精确捕捉冷却剂在棒束间流动时产生的微小涡流，及其对热量传递和混合效果的影响。
2. 高效计算：全异步并行计算模型突破传统同步计算效率瓶颈，实现10-100倍的加速效果，将复杂系统仿真的时间成本显著降低，实现10倍的成本削减。在对带搅浑格架 17×17 燃料组件进行流体仿真时，由于组件结构复杂，计算量庞大，传统软件计算时间长且成本高。
3. 复杂场景处理：反应堆带搅浑格架 17×17 燃料组件中的搅浑格架结构复杂，DIMAXER 软件能够很好地处理这种复杂几何结构，准确模拟冷却剂在其中的流动特性，为优化燃料组件设计提供可靠依据 。
反应堆一回路5X5棒束通道
基于DIMAXER软件对反应堆一回路5X5棒束通道进行仿真，完成搅混格架下游速度场评估。
1. 几何模型
几何为5x5管束，中间有搅浑格架，整个管束几何置于方形通道内，利用激光多普勒测速仪(LDA)测格架下游不同位置的速度分布：
本模型对应韩国原子能机构标准题 OECD/NEA-KAERI Rod Bundle CFD Benchmark Exercise
2. 计算网格
在管束区取垂直于轴向的切面，生成四边形面网格，将面网格沿轴向拉伸得到贴体网格，于格架区借助任意六面体网格IBM功能解析几何，1mm分辨率下几何解析基本正确：
针对上下游流场特性差异，对网格策略做差异化设计：上游管束区采用低分辨率网格并与格架区overset，下游区采用和格架区同样的面网格拉伸。
最终网格状态：
上游区和下游区的长度均为20Dh。计算域总长度约为1.2m。总网格量为330万，约2.1亿求解点。
3. 计算设置
温度：308.15K，压力：156900Pa，速度：1.5m/s
入口：velocity inlet：1.5m/s
出口：pressure outlet：156900Pa
壁面：绝热
4. 计算结果
轴向W方向平局速度与试验结果耦合较好。
2.1亿求解点，4张卡，2个流动周期稳定，总计算时间100个小时。
定量对比：
W方向平均速度
对比实验结果
W方向均方根
对比实验结果
反应堆带搅浑格架17x17燃料组件
基于DIMAXER软件，对反应堆带搅浑格架17x17燃料组件进行流场分析。
1. 计算网格
针对搅浑格架及后续定位格架复杂且规模庞大的结构，利用 DIMAXER 软件的 IBM(浸入边界法)，可高效解析格架几何，在复杂结构仿真中保障网格质量与计算效率。
上游段，格架段，下游段三段用同一分辨率的面网格进行拉伸：
网格量共480万，约3亿求解点。
2. 计算设置
初场设置：
3. 计算结果
针对单 bundle 289 根管模型，精准捕捉几何特征，实现格架精细解析，对U，V，W三个方向的速度场做了定性的分析展示。
3亿求解点，8卡30小时完成一个流动周期。
