Mesh and turbulence model sensitivity analyses of computational fluid dynamic simulations of a 37M CANDU fuel bundle

Lu Z.; Piro M.H.A.; Christon M.A.

doi:10.1016/j.net.2022.06.004

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저자정보: Lu Z. (Faculty of Energy Systems and Nuclear Science, Ontario Tech University,) Piro M.H.A. (Faculty of Energy Systems and Nuclear Science, Ontario Tech University,) Christon M.A. (Computational Sciences International, Los Alamos, NM, USA)

저널정보: 한국원자력학회 Nuclear Engineering and Technology Nuclear Engineering and Technology 제54권 제11호

발행연도: 2022.11

수록면: 4,296 - 4,309 (14page)

DOI: 10.1016/j.net.2022.06.004

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Mesh and turbulence model sensitivity analyses have been performed on computational fluid dynamics simulations executed with Hydra and ANSYS Fluent for a single CANadian Deuterium Uranium (CANDU) 37M nuclear fuel bundle placed within a standard pressure tube. The goal of this work was to perform a methodical analysis to objectively determine an appropriate mesh and to gauge the sensitivity of different turbulence models for CANDU subchannel flow under isothermal conditions. The boundary conditions and material properties are representative of normal operating conditions in a high-powered channel of the Darlington Nuclear Generating Station. Four meshes were generated with ANSYS Workbench Meshing, ranging from 22 to 84 million cells, and analyzed here to determine an appropriate level of mesh resolution and quality. Five turbulence models were compared in the turbulence model sensitivity analysis: standard k ε, RNG k ε, realizable k ε, SST k u, and the Reynolds Stress Model. The intent of this work was to gain confidence in mesh generation and turbulence model selection of a single bundle to inform the decision making of subsequent investigations of an entire fuel channel containing a string of twelve bundles.

#CANDU #CFD #Fluent #Hydra #Thermal hydraulics

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