基于三维特征线理论的曲面激波流场反设计方法

激波流场反设计技术是高超声速乘波布局设计领域的核心技术之一。为了克服传统吻切理论在设计全三维曲面激波流场时的缺陷,本文提出了一种基于三维特征线理论的设计方法。该方法构造了一种包含四条马赫线和一条流线的三维基本单元,发展了用于设计曲面激波流场的阵面推进方法及并行加速方法。通过对Euler方程中微分算子进行特征分解,重构了流场的控制方程,并提出了适用于求解该控制方程的Tikhonov-Lagrange拟合法,实现了三维流场的稳定求解。利用提出的设计方法,分别对高马赫数圆锥激波流场、椭圆锥激波流场、小攻角来流下的圆锥激波流场及由Bezier曲面描述的一般性曲面激波流场算例进行了设计,并与数值模拟结果进行了对比。计算结果表明,当前设计方法实现了对横向压力梯度及攻角引起的三维流动效应的合理求解,其中典型截面的壁面压力及马赫数分布与数值模拟结果相比误差分别小于0.3%和1.7%,且具有较高的并行效率。该设计方法拓展了特征线理论在全三维激波流场反设计领域的应用范围,在高超声速全三维乘波布局设计领域具有重要发展前景。

一种山谷三维特征线的提取方法及应用

当前,数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)数据生产过程中,利用现有商业软件在山地、高山地密林区域的自动滤波精度难以达到生产要求,仍需利用人工目视采集山谷三维特征线以辅助滤波,造成了生产难度大、效率低下的问题。针对此问题,本文提出利用ArcGIS软件的水文分析功能进行二次开发,实现自动化提取山谷三维特征线以辅助滤波,有效降低了山地、高山地密林区域DEM自动滤波生产过程中的生产难度,提高了生产效率。

提高三维特征线方法计算速度的初步研究

反应堆物理计算的发展要求进行三维复杂几何的输运计算,特征线方法可以满足这些要求,在实际中的应用中因收敛缓慢和计算时间过长而受到限制。本文结合现有数值加速手段和计算机硬件发展,提出双重广义粗网有限差分加速方法和角度分组的角度并行方法,并将这2种方法应用于三维特征线程序(TCM)中。通过多个基准题进行数值验证,计算结果表明方法在保证计算精度的前提下,可有效缩短原有程序的计算时间。

三维模块化特征线方法

提出了一种新的模块化特征线方法。该方法将求解几何剖分为许多长方体栅元,从中选出所有的典型栅元,仅存储典型栅元的特征线信息,从而大量减少特征线信息。为了解决现有求积组公式不适用于新特征线的产生方法,提出了新的求积组权重公式。应用该方法对三维栅元和小型轻水反应堆进行数值计算,结果显示,该模块化特征线方法结果可靠并且可以显著地减少特征线信息。

三维高保真特征线程序ANT-MOC的开发与测试

三维特征线(MOC)方法是中子输运方程的一种确定论解法,其几何适应性强、计算精度高,成为国际上开发高性能中子输运计算的重要方法。中国虚拟反应堆1.0(CVR1.0)系统中的反应堆物理计算程序——ANT-MOC使用MOC输运计算方法,采用构造实体几何(CSG)建模,并借助多种并行策略开发,实现程序在超算机器上的大规模运行。ANT-MOC程序设计可以用于压水堆和快堆的计算,本文测试了ANT-MOC程序在典型压水堆计算例题TakedaModel1和C5G7RoddedB上的验证计算。测试结果显示,ANT-MOC程序拥有较好的精确度,为后续示范例题验证和大规模并行特性测试奠定了基础。

基于数字化反应堆物理计算程序SHARK的一步法输运计算方法研究

为建立基于数字化反应堆技术的新一代反应堆物理计算方法,实现数字化反应堆高保真建模、高分辨率高精度计算,基于数字化反应堆物理计算程序SHARK,开展了一步法输运计算方法研究,建立并比较了二维/一维方法及准三维特征线输运方法;基于空间区域分解及粗网有限差分(CMFD)的大规模并行加速技术,实现了棒状堆芯及板状堆芯的全堆规模一步法输运计算。数值结果与蒙特卡罗程序基准解相比,特征值偏差小于100pcm(1pcm=10^(-5)),最大棒功率、板功率偏差小于3%,验证了SHARK程序一步法输运计算方法具有良好计算精度,能够适用于棒状、板状堆芯等多应用场景。