中子输运计算的OpenFOAM应用及其降阶研究

发布时间：2020-10-28 09:33

　　 反应堆堆芯计算的核心方程是中子输运方程,中子输运方程是一个复杂的微分-积分方程,使用数值计算对其进行求解是一种相对有效的方式。目前,反应堆的发展较快,新一代反应堆结构复杂,对于多物理计算要求较高。而目前的中子输运计算程序大都基于中子输运计算方法开发,对于多物理计算能力较差;同时,目前具有较强多物理计算能力的软件大都是商业软件,难以深入开发计算复杂的中子输运过程。鉴于此,本文基于耦合多物理计算的开源软件OpenFOAM建立了中子输运开源求解程序;为了提高中子输运计算效率,引入POD降阶方法,建立了中子输运低阶模型。本文首先将中子输运常用的扩散近似方程在OpenFOAM中实现,建立了中子扩散求解器NDEFoam,在其中实现了能群离散、特征值计算以及瞬态动力学计算,完善了OpenFOAM计算的拓展应用。使用该程序计算典型基准问题,结果表明了该程序的正确性以及较广的适用范围。该求解器能够满足大型反应堆计算要求,同时提高了其多物理计算能力以及深入开发的扩展性能。本文使用离散坐标法求解中子输运方程,将该过程在OpenFOAM中实现,建立了中子输运方程求解器NTEFoam。完善其多群计算、特征值计算以及动力学计算模块,实现了复杂边界条件的处理。计算典型基准问题,结果表明了该程序的正确性及较广的适用范围。该求解器能够满足现代反应堆对于计算精度的要求,也为其计算复杂多物理过程提供了一个统一的数值方法与深入研究的可能性。本文在中子输运计算中引入本征正交分解(POD)降阶理论,基于离散坐标法建立了中子输运低阶模型NTEROM。向模型中添加多群计算、特征值计算及动力学计算模块,通过典型基准问题验证了该低阶模型的正确性及适用范围。该低阶模型能够在保证计算精度的前提下显著提高中子输运计算效率,同时也能够在一定范围内进行稳态优化问题预测以及瞬态动力学问题预测计算。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TL329.2
【部分图文】：

二维稳态TWIGL中a)1群与b)2群中子注量率分布

控制棒插入，三维稳态LRA基准问题a)1群与b)2群中子注量率分布

控制棒插入，z180cm处下半部分a)1群与b)2群中子注量率分布
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 田东风,纳忠杰,刘成安;介质运动对中子输运的影响及计算研究（一）———核热运动效应对中子输运的影响[J];计算物理;1996年03期

2 傅连祥,杜明笙;解二维中子输运问题的三角网格配置法[J];计算物理;1992年01期

3 黄祖洽;;中子输运对介质流体力学运动的影响[J];北京师范大学学报(自然科学版);1982年03期

4 柴晓明;姚栋;王侃;;基于特征线方法的三维中子输运程序(Ⅱ)——数值验证[J];核动力工程;2010年02期

5 汤春桃;张少泓;;一维特征线法中子输运程序开发及验证[J];核科学与工程;2009年03期

6 唐霄;李庆;柴晓明;涂晓兰;王侃;;KYCORE程序中子输运计算的改进[J];核动力工程;2017年S2期

7 高产;李茂生;;用综合核方法求解中子输运临界问题的误差分析[J];核科学与工程;2009年02期

8 刘启伟;吴宏春;周永强;曹良志;;三维离散纵标中子输运稳态及瞬态动力学计算[J];西安交通大学学报;2006年11期

9 黄祖洽;;高速运动介质中中子输运的新处理方法[J];北京师范大学学报(自然科学版);1981年03期

10 刘紫静;谢金森;何丽华;李雪辉;;全堆芯中子输运计算方法研究现状[J];科技资讯;2015年21期

相关博士学位论文 前2条

1 郑勇;矩阵特征线方法加速技术及三维中子输运计算方法研究[D];哈尔滨工程大学;2017年

2 陈锐;蒙特卡罗中子输运宽能区在线核截面生成方法研究[D];中国科学技术大学;2017年

相关硕士学位论文 前8条

1 羊俊合;中子输运计算的OpenFOAM应用及其降阶研究[D];哈尔滨工业大学;2019年

2 王亚辉;中子输运过程的格子Boltzmann建模及其复杂网格技术研究[D];哈尔滨工业大学;2017年

3 张顺;基于HEPS_N三维高效中子输运方法研究[D];华北电力大学(北京);2016年

4 汤青松;基于离散纵标方法R-Z几何下的中子输运程序开发[D];上海交通大学;2013年

5 王超;多群中子输运蒙特卡罗伴随计算[D];中国工程物理研究院;2012年

6 刘辉;变分法在中子输运中的应用[D];中国工程物理研究院北京研究生部;2002年

7 赵京昌;自适应间断有限元方法在中子输运问题中的应用[D];华北电力大学(北京);2016年

8 李雪辉;三维堆芯输运的模块化二维/一维耦合特征线法研究[D];南华大学;2017年

本文编号：2859909