基于并行技术的2D/1D耦合三维全堆输运方法研究

发布时间：2021-01-02 07:29

　　传统的堆芯分析方法基于广义等效均匀化和粗网节块法，理论上近似较多，难以胜任复杂堆芯的设计需求。随着硬件技术的发展，摒弃均匀化理论，“一步法”直接全堆输运计算日益成为研究热点。本文基于大规模并行计算，研究2D/1D耦合的三维全堆输运计算。主要研究内容有：首先，研究了基于模块化射线追踪的矩阵MOC方法。模块化技术显著降低了几何信息的存储需求；在模块化技术基础上，通过合理布置特征线处理对称模块，提出了计算对称堆芯的方法。深入挖掘矩阵MOC方法系数矩阵的数值特性，减少了构造系数矩阵的计算量，显著降低了存储需求，提高了矩阵MOC方程的求解效率。其次，基于矩阵MOC方法及其数值特性，研究了多群耦合GMRES算法。相较传统的Gauss-Seidel迭代，多群耦合GMRES算法能够更高效地处理上散射。结合多群耦合GMRES算法，研究了Wielandt迭代和IRAM算法替代传统的幂迭代法求解临界特征值问题，取得了更高的收敛效率。再次，研究了空间区域分解并行的二维矩阵MOC方法及CMFD加速方法。为加速内边界角通量的迭代过程，基于PETSc并行数值库，提出了求解区域分解矩阵MOC方程组的多区域耦合PGMR... 

【文章来源】：清华大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：120 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

栅元模块化特征线图示

图 2-4 几何处理的 VBA 程序界面矩阵 MOC 方法的基本原理统 MOC 方法采用大量致密的特征线对被划分成细网格的求解区域，求解中子通量分布和 keff。为了获得较高的精度，需要足够致密的细的平源区划分[59]。传统 MOC 方法中，反复地特征线扫描消耗大量因此，张宏博[54, 55]等人提出了基于长特征线的矩阵 MOC 方法，以克方法需要反复扫描的缺点。阵 MOC 方法仅通过一次扫描，即可构造出与特征线扫描完全等效的该方程组将平源区标通量和外边界的入射角通量耦合起来；随后，程组可代替反复地特征线扫描。该方程组的系数矩阵具有良好的稀高效求解器可供使用，如 LU 分解直接法和 Krylov 子空间迭代法等述矩阵 MOC 方法的基本原理。是二维 MOC 的基本方程。

图 2-5 特征线扫描计算响应系数示意图角通量传播方程意味着平源区的角通量可由外边界入射角通量和平源区源项线性表示，标通量是角通量的权重积分，进而平源区内的标通量可由外边界入射角通量和平源区源项线性表示。也就是说，将式、式代入式，再将式代入式，标通量i 可由源项和入射角通量线性表出。按照式将源项拆分为群内自散射源项和群外源项，则该线性关系可表达为式。 , , outgrp i f Q(2-12设全堆芯共包含M 个细网格和N 个入射角通量，令T M N。式中， 为M维标通量向量， 为 N 维入射角通量向量，outgrpQ 为 M 维群外源项向量， f 为线性算子。式可表示为矩阵形式，未知量[ , ]为T 维向量。对于包含反射外边界条件的问题，矩阵 MOC 方法可以直接求解出反射外边界处的边界角通量，避免迭代求解。 11 12outgrpA A

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：2952930