A new numerical scheme, named COMET ($\underline{CO}$mbined $\underline{M}$ass and Momentum $\underline{E}$quations $\underline{T}$echnique), is developed as an additional solution scheme of the COBRA-IV-I to simulate thermal-hydraulic transients in the core.
The same fluid model and assumptions are used in this numerical scheme with those of the COBRA-IV-I. This method is fully implicit in time so that there are no numerical restrictions on the time step sizes. And the staggered mesh is used as the spatial scheme. There are two main parts to this numerical scheme. The first part solves the energy equations for new enthalpies and densities using the latest velocities and the other field variables. The second part solves the continuity equation and momentum equations simultaneously for all cells in each channel for velocities and pressures.
The matrix equation for this solution scheme has tridiagonal matrix for each channel allowing rapid solution. Solving the continuity equation and momentum equations simultaneously ensures that the momentum flux terms do not grow without bound in the solution process.
The thermal margin calculations of the bundles are performed for the steady-state and transient state by the present numerical scheme. The results of the acceptable accuracies with the reduced times are obtained.
원자로심의 열수력학적 해석을 위한 새로운 수치해법을 COBRA-IV-I code 를 기본으로하여 개발하였다. 이 수치해법에서는 Fully-Implicit scheme을 사용하여 해석 시간 간격에 제한을 받지 않도록 하였으며, 계산 시간을 줄이며 경계 조건이 빨리 전달되도록 하기 위하여 Simultaneous method 를 사용하였다. 수치해석 과정은 먼저 전체 rod bundle에 대하여 에너지 방정식을 풀어 enthalpy 와 밀도를 구한 후, 각 channel 별로 질량 보존 방정식과 운동량 방정식을 풀어 압력과 유체의 속도를 구한다. 질량 보존 방정식과 운동량 방정식을 푸는 데 있어서는 먼저 운동량 방정식에서 축류 ( axial flow ) 와 횡류 (cross-flow )를 압력만의 함수로 표현하여 이를 질량 보존 방정식에 대입함으로써 압력만을 미지수로 갖는 행렬식을 만들어 이를 풀고 여기서 구한 압력으로부터 축류와 횡류를 구한다.
이 수치해법의 검증을 위하여 몇가지 경우에 대하여 계산을 행하였으며 그 결과를 COBRA-IV-I code 에의한 계산 결과와 비교하였다. 모든 경우에 있어서 만족할만한 결과를 얻었으며 새로운 수치해법이 COBRA-IV-I code 에 비해 계산시간이 빠름이 입증되었다.
