基于面向对象方法的多物理场耦合框架与计算研究

发布时间：2020-12-06 14:37

　　随着先进算法的研究及计算机技术的飞速发展,实现反应堆多物理场、多尺度模拟逐渐成为可能。数字化反应堆研究的重点对象之一就是开展多物理场问题的研究,将过去孤立的物理过程耦合起来,抛除各种近似与简化,向高保真、高精度计算靠拢。目前在复杂的多物理过程分析中,通常通过解耦合的方法将相互联系的多物理场拆分成多个独立的物理过程,各自在专门的应用程序中求解后通过数据交换的方法将待耦合变量作为边界条件进行物理场之间的数据传递。这种方法固然可以得到结果,但数学模型无法准确描述实际情况,计算结果始终难以让人信服。通过调研美国MOOSE软件,根据其计算框架内实现多物理场全耦合的思想,结合有限元方法适用范围,研究构建核工程领域计算框架的基本方法及所需功能,并以此为基础设计计算框架。由于有限元在诸多领域的研究并不完善,在对多物理场进行耦合计算前需了解物理场模型的求解方法及局限性。为满足高精度的计算要求,以CFD领域为例,从有限元计算机理出发探索影响计算精度的原因,并以插值函数阶数及插值函数类型作为主要讨论对象。以GHIA所做的顶盖驱动的方腔流动作为基准,对比不同插值函数阶数及插值函数类型对CFD计算精度的影响。以... 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

核工程领域计算框架

图 2.1 核工程领域计算框架建好中心区域的物理问题、材料形式、边界条件等基本模块功能后，题，从各功能的基础类中衍生出具有特定意义的子类，从而向各模块功能。如在物理问题部分加入中子扩散方程、热工水力方程等物理问架模式的程序搭建及开发。成计算框架的搭建，需保证计算框架具有网格读取识别、微分方程离线性方程求解、计算结果输出及可视化等基本功能。根据面向对象方，应利用分层构建的思想来搭建计算框架。以物理模型的搭建、方程解作为三个功能板块构造分层结构如下图 2.2 所示：

13（d）结算结果云图界面图 2.3 计算框架可视化界面在计算框架主界面，使用者可以在左侧的可选择项中添加、移出已构建且编译的对象已完成输入卡的填写，并在可在界面右侧实时对输入文件进行检查。在一个最基本的可执行计算的输入卡中必须包含网格文件、物理内核、物理变量、边界条件、求解器及

【参考文献】：
期刊论文
[1]数值反应堆多物理耦合关键技术[J]. 邓力,史敦福,李刚.  计算物理. 2016(06)
[2]高性能数值模拟编程框架研究进展[J]. 莫则尧.  科研信息化技术与应用. 2015(04)
[3]PETSc及其典型开源计算流体力学应用[J]. 钟英,张理论,刘巍.  计算机应用. 2013(S2)
[4]催化裂化三旋内集气室结构温度应力场的分析和研究[J]. 闫涛,杨秀娟,闫相桢.  炼油技术与工程. 2013(11)
[5]反应堆一维两流体模型二阶精度数值解法研究[J]. 张小英,丁斐,陈佳跃.  核动力工程. 2013(04)
[6]基于PETSc的有限元高性能求解方法[J]. 高怀玉,张峰,秦忠国.  河海大学学报(自然科学版). 2013(04)
[7]不可压Navier-Stokes方程的一阶有限元解法[J]. 卞正宁,罗建辉.  湖南大学学报(自然科学版). 2013(07)
[8]流固耦合数据交换的插值精度影响因素研究[J]. 王彪,杨慧,郑赟.  航空计算技术. 2012(04)
[9]面向对象有限元并行计算框架PANDA的多物理场耦合服务[J]. 孙乐,何颖波,吴瑞安,石正军,李于锋.  计算机辅助工程. 2011(01)
[10]面向对象有限元并行计算框架PANDA[J]. 史光梅,何颖波,吴瑞安,莫军,李阳春,张亚林.  计算机辅助工程. 2010(04)

博士论文
[1]超静定网梁结构大型振动筛动态设计研究[D]. 贺孝梅.中国矿业大学 2009

硕士论文
[1]混凝土结构温度场和温度应力的有限元分析[D]. 程世鹏.重庆大学 2007
[2]面向对象的有限元方法在随机参数结构分析中的应用[D]. 夏红文.西南交通大学 2004
[3]OOP技术在CAE软件开发中的应用研究[D]. 尹雪英.太原理工大学 2003
[4]有限元软件开发中的面向对象技术研究[D]. 田美灵.太原理工大学 2002



本文编号：2901543