基于CFD的5×5单跨燃料组件热工水力可靠性设计优化

来源：核动力工程杂志2025年第5期北京时间：

作者：张哲, 吴天淏, 姜潮, 金德升, 王俊涛

单位：1.湖南大学机械与运载工程学院，长沙，410082；2.中广核研究院有限公司，广东深圳，518000；3.中核武汉核电运行技术股份有限公司，武汉，430040；

摘要：为探究燃料组件运行工况下热工水力不确定性参数对其安全性与经济性的影响，采用计算流体动力学（CFD）方法对5×5单跨燃料组件进行仿真模拟，并发展基于样本的迁移学习方法开展可靠性分析，从而高效地实现燃料组件可靠性设计优化。结果表明，在燃料棒总表面热流密度一定的情况下，通过优化入口流速以及热流密度的分布，燃料棒外表面最高温度降低了2.6℃，且在99%的概率下确保冷却剂温升大于2℃，压降小于4400 Pa。优化结果在保证经济效益的前提下提高了热工安全性，为燃料组件的优化设计提供了新的研究方法。

关键词：核燃料组件, 计算流体动力学（CFD）, 可靠性设计优化

基金资助：国家自然科学基金项目（52375242）；湖南省科技创新计划资助（2024RC3112）；湖南省自然科学基金优秀青年基金（2023JJ20011）