使用广义粗网有限差分方法加速中子输运特征线方法

提出广义粗网有限差分方法(GCMFD),可以使用三维任意几何形状的粗网格来加速中子输运特征线方法(MOC),同时给出确定广义粗网有限差分方法中宽度因子的方法.将广义粗网有限差分方法应用到三维特征线方法程序TCM中,若干基准题的验证表明,广义粗网有限差分方法可以使用任意形状粗网格来加速特征线方法,使用自动调整宽度因子的方法后,广义粗网格有限差分方法可以得到较好的加速效果.

混合有限差分方法及其在微带电路分析中的应用

针对单片微波集成电路设计需要考虑空间分辨率和结构尺寸的差异,本文提出了应用混合有限差分方法来分析设计微带电路的想法。对微带导体边缘细节部分采用准静态场来估算导体边缘内部电流分布和外部场分布。然后将准静态估算的结果合并到混合方法的动态部分。这样既保持了常规有限差分方法的精度,同时又减小了计算的复杂性。通过与常规有限差分方法对单片微波集成电路有效介电常数提取结果的比较,表明一致性很好,证明了本文方法的有效性。将这种方法应用于实际微带功分器的设计,所得结果与实测结果证明了本文方法的准确性。

CMFD加速在特征线法输运计算中的应用

为解决特征线法求解复杂几何条件下中子输运问题收敛速度慢的问题,将粗网扩散计算中的粗网有限差分(CMFD:Coarse-Mesh Finite Difference)加速方法运用于中子输运计算中。采用粗网有限差分加速方法对C5G7MOX基准问题以及自定义的69群检验算例的计算表明,CMFD加速是一种十分高效的方法,可显著地提高特征线法求解中子输运问题的收敛速度,且问题规模越大,加速效果越明显。

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。

基于非均匀变分节块法的pin-by-pin计算加速算法研究

计算效率是制约pin-by-pin计算工程应用的主要因素之一。本文利用三维扩散的非均匀变分节块法的非均匀节块的描述能力,在不改变原问题栅元均匀化材料分布的前提下,将传统pin-by-pin计算中使用的均匀材料细网剖分方式替代为非均匀材料粗网剖分方式(粗网加速方法),既能保证pin-by-pin的计算分辨率,又能显著降低红-黑迭代所需的浮点数操作数目,减小内迭代的计算代价。针对外迭代,运用广义矩阵分离加速(GPM)算法和粗网有限差分(CMFD)算法提高源迭代的收敛速度,降低计算时间。数值结果表明,提出的加速算法能在保证计算精度的前提下,有效提高pin-by-pin计算的效率。

基于GCMR的中子输运方程模拟加速算法研究

特征线方法(MOC)由于较强的复杂几何适应能力,广泛用于中子输运方程的求解。但是MOC方法存在收敛速度慢、计算耗时长的问题,因此目前普遍采粗网有限差分法(CMFD)对MOC求解过程进行加速。然而目前常用的CMFD方程不能保证偏中子流守恒,同时在一些情况下存在发散的问题。为此考虑采用广义粗网再平衡方法(GCMR)对MOC求解过程进行加速。推导了基于GCMR方法的中子通量求解方程,并在DRAGON程序中加入了GCMR加速模块。最后结合C5G7-2D基准题对GCMR算法进行了验证,并与CMFD加速方法进行了对比。结果表明,GCMR具有与CMFD相同的加速效果,但是求解精度优于CMFD。

三维MOC的球床堆芯CMFD加速研究

为了解决稀疏长特征线方法在加速效果,特别是降低计算时间上仍存在的不足,本文使用基于广义等价理论的粗网有限差分方法作为三维特征线方法的加速算法,并开发粗网有限差分方法模块用于加速MOCP程序的精细化输运计算。MOCP程序开发三维特征线方法模块针对球床式反应堆进行精细化输运计算,并使用稀疏长特征线方法加速3D-MOC。根据MOCP中构造实体几何建模方法处理球床区域中燃料球细网与粗网的映射关系以保证粗网均匀化参数的准确计算。最后用不同堆型、不同几何模型对粗网有限差分方法加速模块与球床处理模块进行验证,保证粗网与细网严格对应的同时,使3D-MOC整体迭代次数与计算耗时减少约90%。计算结果表明该模块正确且拥有良好的加速效果。

全油田混相水气交替动态的预测新方法

全油田提高采收率(EOR)预测通常都用网格粗化获取。因为三维(3D)有限差分模拟占CPU内存太多,现有粗网格化技术需要用户确定网格单元,然后得到动态曲线应用于该单元每一个注采井组。准确划分这些单元是很困难的,因为实际波及体积的形状和大小受油藏断层作用、采油速度调整以及区域流量的影响。实际上,真正的波及区域不是输入参数,而应由区域压力场确定。它随着采油速度及钻探新井而变化。因此,现有的网格粗化技术其主要误差来源于确定的井网单元代表性上。本文描述了用户无需确定网格单元或注采井组单元的网格粗化技术。该项新技术,在每个时步计算压力场,由前缘跟踪算法求得整个油藏水和混相注剂的传播,应用原油流动和示踪剂吸附解吸间的类比模拟混相气过程。用由油网格、二维组分有限差分模拟软件,在一个垂直断面上取得模型参数,在新方法中,注入溶剂分为有效和无效两部分,这一方法把三维问题简化为二维问题。某一区域由于重力分异作用引起溶剂驱替效率降低,可以通过在单位时间内降低有效溶剂的注入浓度来补救。本文阐述了新的网格粗化方法在普鲁德霍湾油田,东部Peripheral Wedge层(EPWZ)混相水气交替(MWAG)过程中的应用,并对矿场动态和模型预测进行了对比。

先进中子学栅格程序KYLIN-2的开发与初步验证

针对先进核反应堆中结构复杂的燃料组件,中国核动力研究设计院开发了先进中子学栅格中子学程序KYLIN-2,该程序采用子群方法进行共振处理,采用特征线方法(MOC)进行复杂几何中子输运计算,并利用采用广义粗网格有限差分加速方法(GCMFD)来加速中子输运求解流程,采用基于改进预估校正临界-燃耗迭代方法(PPC)的切比雪夫方法求解复杂燃耗链,同时,为了方便用户使用,开发形成了支持复杂组件图形化建模工具和后处理显示工具。通过初步的数值检验,针对典型压水堆燃料组件,KYLIN-2具有较高的计算精度,满足工程使用需求。

精细化中子输运计算程序HNET动力学计算初步验证

针对精细化瞬态中子输运计算的高耗时问题,本文开展了瞬态中子输运计算方法研究及程序开发。基于二维/一维方法开发了三维全堆芯一步法精细化中子输运计算程序,着重开展了时空中子动力学的算法研究及程序模块开发。针对三维瞬态输运问题,将其转化为二维与一维的瞬态固定源问题,分别采用特征线法与节块展开法进行求解,同时,采用两级基于广义等价理论的粗网有限差分方法作为三维计算框架并加速全局的迭代收敛。最后,采用C5G7-TD非均匀瞬态基准题对该程序的中子动力学模块开展计算精度方面的验证,并与国际知名高保真中子学程序进行对比分析。结果表明:自主开发的时空动力学模块计算精度高,能够满足三维高保真瞬态中子输运计算的需求。

先进中子学栅格程序KYLIN-2中特征线方法模块的开发与验证

针对先进核反应堆中结构复杂的燃料组件,基于特征线中子输运计算方法,在先进栅格计算程序KYLIN-2中开发能够满足各类燃料组件中子学数值模拟的输运计算模块。分别利用循环射线布置和射线反向延长追踪技术处理特定和任意边界条件问题,同时采用广义粗网格有限差分加速方法(GCMFD)来加速中子输运求解流程。数值结果表明,开发的特征线方法模块具有较高的计算精度,满足未来工程使用的需求。

基于组件模块化特征线方法的中子输运计算研究

栅元模块化特征线方法(MOC)在处理压水堆组件水隙等问题上存在几何处理上的困难。为了克服这些问题,采用Fortran语言开发了基于组件模块化特征线方法(AMRT)的中子输运计算程序NECP-Medlar,并采用两重粗网有限差分方法进行加速。2D C5G7基准题和典型压水堆组件问题的数值计算结果表明,该程序具有良好的计算精度和较高的计算效率,并且能够通过直接计算组件之间的水隙,较精确地描述组件中子通量密度的分布。

六角形布置反应堆高保真物理计算方法研究与验证

俄罗斯商用压水堆VVER和大多数实验堆均采用了六角形紧凑型栅格布置,为了实现VVER和六角形实验堆的高保真数值模拟分析,本文基于数值反应堆物理计算程序(NECP-X)开展了六角形堆芯高保真计算方法研究和程序开发。首先,将全局-局部耦合共振自屏计算方法拓展至六角形堆芯,实现六角形堆芯燃料棒的全堆芯高精度共振计算;其次,基于2D/1D耦合输运计算方法研究了六角形堆芯的高保真计算方法;最后,为了提高全堆芯计算的计算效率,研究了基于区域分解松耦合的非结构网格的粗网有限差分(CMFD)加速方法,可以实现以矩形、六角形和其他多边形栅元为基础的pin-by-pin CMFD加速。为了验证六角形堆芯高保真计算方法的精度和效率,计算了六角形C5G7基准问题,并分析了六角形输运计算方法的计算精度和CMFD方法的加速效果;将NECP-X程序应用于西安脉冲堆的2D全堆芯计算,与蒙特卡罗程序的结果对比表明NECP-X程序计算得到的特征值和功率分布均具有较高精度。因此,本文建立的六角形堆芯高保真计算方法可以应用于六角形堆芯的分析计算。