何 帆，蔡翔舟，郭 威，何 龙，崔 蕾，赵 恒

(1.中国科学院 上海应用物理研究所，上海 201800；2.中国科学院大学，北京 100049； 3.中国科学院 先进核能创新研究院，上海 201800)

RELAP5是美国爱德华国家工程实验室为美国核管会开发的轻水堆冷却系统事故工况的瞬态行为最佳估算程序[1-3]，已被广泛应用于反应堆的瞬态事故分析和安全评审等方面，并被核工业接受成为安全分析工具。在RELAP5/MOD4.0版本中，添加了铅铋合金、熔盐等多种计算流体，其可应用于熔盐堆等第4代核能系统的瞬态事故分析[4-5]。同时，随着流体动力学方法(如商业化程序FLUENT)和计算机性能的高速发展，有关反应堆的三维数值模拟越来越多[6-8]，堆芯上下腔室、冷却剂通道等局部构件计算流体动力学(CFD)模拟已被报道。以FLUENT为代表的CFD程序将会成为开发第4代核反应堆的一个强大工具。为综合利用系统代码和CFD程序的优点，国际上有学者已开始系统程序与CFD程序间的耦合研究，开发了一些系统/CFD耦合程序，并进行了初步验证，如Aumiller等[9]首先利用并行虚拟机技术(PVM)实现了RELAP5-3D和CFD代码的耦合，从原理上证明了RELAP5-3D/CFD显式耦合是可行的；Papukchiev等[10]将ATHLET程序和CFX软件耦合，模拟了流体在管道流动、传热等物理过程；Anderson等[11]针对超高温气冷堆冷却剂流出堆芯进入出口腔室的热混合问题，利用PVM耦合了RELAP5和CFD代码，在出口腔室建立了三维流动效应模型。

本文讨论显式耦合RELAP5/MOD4.0和FLUENT方法，通过RELAP5/MOD4.0源代码的二次开发和FLUENT用户自定义函数(UDF)功能，RELAP5和FLUENT会分别在每个时间步开始时读入耦合计算所需要的变量进行计算，并在该时间步结束时输出耦合计算所需要的变量，然后再进行下一时间步的计算。……