haku: @author Tuominen, Riku / yhteensä: 2
viite: 1 / 2
« edellinen | seuraava »
| Tekijä: | Tuominen, Riku |
| Työn nimi: | Coupling Serpent and OpenFOAM for neutronics - CFD multi-physics calculations |
| Serpentin kytkentä OpenFOAM ratkaisijaan CFD multifysiikkalaskentaa varten | |
| Julkaisutyyppi: | Diplomityö |
| Julkaisuvuosi: | 2015 |
| Sivut: | (7) + 64 Kieli: eng |
| Koulu/Laitos/Osasto: | Perustieteiden korkeakoulu |
| Oppiaine: | Energiatieteet (F3002) |
| Valvoja: | Tuomisto, Filip |
| Ohjaaja: | Valtavirta, Ville |
| Elektroninen julkaisu: | http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201509184374 |
| Sijainti: | P1 Ark Aalto 3046 | Arkisto |
| Avainsanat: | Monte Carlo neutronics CFD multiphysics reactor physics Monte Carlo neutroniikka laskennallinen virtausdynamiikka multifysiikka |
| Tiivistelmä (fin): | Tämän työn päätavoite oli toteuttaa kytkentä Serpent Monte Carlo-koodin ja OpenFOAM paketin virtausratkaisijan välille. Kytkennässä hyödynnettiin jo olemassa olevaa Serpentin multifysiikkarajapintaa, joka mahdollistaa korkearesoluutioisten tiheys- ja lämpötilakenttien välittämisen ulkoiselta ratkaisijalta Serpentille ja toisaalta tehojakauman välittämisen Serpentiltä ulkoiselle ratkaisijalle. Kytketty ongelma ratkaistiin iteroimalla. Jokaisella iteraatiolla Serpent laski uuden tehojakauman senhetkisten lämpötila- ja tiheysjakaumien pohjalta. Tehojakauma välitettiin virtausratkaisijalle, joka laski vastaavat tiheys- ja lämpötilajakaumat, jotka välitettiin takaisin Serpentille uutta iteraatiota varten. Kytkentää testattiin mallintamalla kuvitteellista vedellä jäädytettyä 5x5 polttoainenippua tasapainotilassa. Yksinkertaisuuden vuoksi virtausratkaisussa ei huomioitu kiehumista. Kytketyn laskun päätuloksena saatiin korkearesoluutioiset tiheys- ja lämpötilajakaumat. Näiden jakaumien tarkkuuden vaikutusta neutroniikkaan tutkittiin ajamalla Serpent simulaatioita aksiaalisuunnassa eri tarkkuuksisilla jakaumilla. Selvimmät erot havaittiin aksiaalisessa tehojakaumassa sekä törmäystiheydessä jäähdytteessä. Pienempiä eroja oli esimerkiksi efektiivisessä kasvukertoimessa sekä radiaalisessa kaappaustiheydessä polttoaineessa. Lisäksi ajettiin suorituskykytestejä multifysiikka rajapintaan liittyen sekä pohdittiin lyhyesti kytketyn laskun konvergenssiä. Tässä diplomityössä tehtyä tutkimusta voidaan jatkaa tulevaisuudessa esimerkiksi ottamalla kiehuminen mukaan virtausmalliin. |
| Tiivistelmä (eng): | The main goal of this work was to couple the Monte Carlo neutronics code Serpent 2 with a CFD solver from the OpenFOAM toolbox. The coupling was implemented with the already available multi-physics interface of Serpent. The interface allows the passing of high fidelity density and temperature distributions from an external solver to Serpent and also the passing of fission power distribution from Serpent to the external solver. The coupled CFD-neutronics problem was solved by iteration. At each iteration Serpent solves a new power distribution based on the current temperature and density distribution. The power distribution is passed to the CFD solver to solve the corresponding temperature and density distributions which are passed back to Serpent to start a new iteration. The coupling was tested bymodelling amock-up 5x5 fuel assembly cooled with water in a steady state condition at full power. The effects of boiling were neglected and the flow was modelled as single phase. The main results of the coupled calculation were high fidelity temperature and density distributions. The effect of distribution fidelity on neutronics was studied by running Serpent simulations with varying level of axial refinement. Most obvious differences were observed in the axial power density and in the collision density in the coolant, with minor differences in e.g. the effective multiplication factor and radial capture density in the fuel. In addition performance tests related to the multiphysics interface were run and the convergence of the coupled calculation is briefly discussed. The work of this Master's thesis can be expanded in the future for example by including the effects of boiling in the CFD solution. |
| ED: | 2015-09-27 |
INSSI tietueen numero: 52091
+ lisää koriin
« edellinen | seuraava »
INSSI