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龙图腾网获悉西安交通大学申请的专利一种高燃耗起泡板型核燃料临界热流密度数值模拟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：CN119227579B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-17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：202411352088.3，技术领域涉及：G06F30/28；该发明授权一种高燃耗起泡板型核燃料临界热流密度数值模拟方法是由张魁;刘毓民;余颂娇;田文喜设计研发完成，并于2024-09-26向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种高燃耗起泡板型核燃料临界热流密度数值模拟方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种高燃耗起泡板型核燃料临界热流密度数值模拟方法，1、将高燃耗起泡板型核燃料几何模型及网格模型导入至商用CFD软件的ANSYSfluent中。2、设置计算模型并设置相应参数。3、根据需要计算的工况设置物性参数。4、设置模型边界条件。5、开启计算参数监测。6、在燃料芯块设置初始体积热源加热功率值进行加热，通过不断提高燃料芯块体积热源以提升流体域壁面热流密度，待加热壁面的最高温度和最高空泡份额读数收敛后，再提高燃料芯块功率密度。7、重复步骤6不断提高热源功率密度，当监测到加热壁面最高温度发生温度飞升或者加热壁面最大空泡份额大于0.8时，即认为此时发生临界，获取所得临界热流密度。本发明数值模拟方法对现有试验数据模拟结果良好，误差在‑25％到+10％。

本发明授权一种高燃耗起泡板型核燃料临界热流密度数值模拟方法在权利要求书中公布了：1.一种高燃耗起泡板型核燃料临界热流密度的数值模拟方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤1：建立高燃耗起泡板型核燃料几何模型，并进行网格划分，将几何模型及网格文件通过ANSYSworkbench导入至商用CFD软件的ANSYSfluent中； 步骤2：在ANSYSfluent中调用计算模型，在欧拉-欧拉两流体模型和RPI壁面沸腾模型的基础上，添加相间作用模型、临界热流密度模型、湍流雷诺压力模型RSM和辅助模型，辅助模型包括壁面核化密度模型、汽泡脱离直径模型、气泡脱离频率模型和气泡直径模型，并根据计算工况的压力、温度、流速设置相应参数； 步骤3：进行物性参数设置，根据数值模拟工况设置材料物性参数，在临界热流密度的数值模拟过程中，冷却剂涉及液态到气态的相变过程，对冷却剂物性参数设置采用线性函数关系来表征物性变化，物性参数包括流体的密度、压力热容、热导率、粘度和焓值，固体的密度、比热和热导率； 步骤4：设置边界条件，流体域进口设为质量流速入口，出口设为压力出口，燃料芯块设为体积热源，流体域-固体域壁面处理采用标准壁面函数； 步骤5：通过fluent自带的monitors选项卡添加数值模拟过程中的热工参数监测，实现对流体域加热壁面的最高温度、加热壁面近壁面网格气相最高空泡份额监测并以二维曲线呈现，其中横坐标为fluent迭代计算步数； 步骤6：在燃料芯块设置初始体积热源加热功率值进行加热，初始体积热源加热功率值设定为，体积热源通过板型核燃料包壳对流体加热面的热流密度为临界热流密度CHF实验值的30％，开始模拟计算，观察监测图表，待加热壁面的最高温度和最高空泡份额读数收敛后提高体积热源功率密度，功率密度增量为实验值的5％，待到功率密度接近实验值时，降低功率密度增量为实验值的1％； 步骤7：重复步骤6不断提高体积热源功率密度，当监测到加热壁面最高温度发生温度飞升或者加热壁面最大空泡份额大于0.8时，即认为此时发生临界，此时的流体域加热壁面的壁面热流密度即为此工况下的临界热流密度； 步骤1中所述的高燃耗起泡板型核燃料几何模型采用SolidWorks建模软件进行建模，建立了燃料芯块、燃料包壳和冷却剂流体域，起泡的包壳泡内建立了裂变气体气隙，对起泡处内部气隙热阻进行了等效化替代处理，忽略裂变气体气隙的流动性，将包壳起泡内气隙等效为小型固体热阻，简化几何模型并降低了计算成本； 步骤2中在欧拉-欧拉两流体模型、RPI壁面沸腾模型和湍流雷诺压力模型RSM的利用下，分别求解了水作为核燃料冷却剂受壁面加热的两相流沸腾传热过程中，气相和液相每一相的质量、能量、动量方程；通过添加相间作用模型和辅助模型实现相界面特性的数值求解和相间的质量、能量、动量传递过程数值求解，求解参数包括相界面密度、曳力、升力、壁面润滑力、湍流耗散力；临界热流密度模型则保证在沸腾临界近似烧毁的工况下数值模拟计算收敛； 步骤3中对物性参数设置，流体的密度、热导率、粘度使用关于温度的线性插值法表征，对压力热容和焓值进行基于UDF的插值法实现，压力热容选取对应压力下入口过冷水和饱和温度水的压力热容进行温度插值，焓值则是根据压力热容积分得到，燃料芯块、燃料包壳的密度、比热、热导率则是对应温度的插值，包壳起泡内的裂变气体热阻则是依据氪和氙质量份额占比分别为90％和10％的情况下进行密度、比热、热导率的温度插值表征。

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