基于并行技術(shù)的2D/1D耦合三維全堆輸運(yùn)方法研究
發(fā)布時(shí)間：2021-01-02 07:29
傳統(tǒng)的堆芯分析方法基于廣義等效均勻化和粗網(wǎng)節(jié)塊法，理論上近似較多，難以勝任復(fù)雜堆芯的設(shè)計(jì)需求。隨著硬件技術(shù)的發(fā)展，摒棄均勻化理論，“一步法”直接全堆輸運(yùn)計(jì)算日益成為研究熱點(diǎn)。本文基于大規(guī)模并行計(jì)算，研究2D/1D耦合的三維全堆輸運(yùn)計(jì)算。主要研究?jī)?nèi)容有：首先，研究了基于模塊化射線追蹤的矩陣MOC方法。模塊化技術(shù)顯著降低了幾何信息的存儲(chǔ)需求；在模塊化技術(shù)基礎(chǔ)上，通過合理布置特征線處理對(duì)稱模塊，提出了計(jì)算對(duì)稱堆芯的方法。深入挖掘矩陣MOC方法系數(shù)矩陣的數(shù)值特性，減少了構(gòu)造系數(shù)矩陣的計(jì)算量，顯著降低了存儲(chǔ)需求，提高了矩陣MOC方程的求解效率。其次，基于矩陣MOC方法及其數(shù)值特性，研究了多群耦合GMRES算法。相較傳統(tǒng)的Gauss-Seidel迭代，多群耦合GMRES算法能夠更高效地處理上散射。結(jié)合多群耦合GMRES算法，研究了Wielandt迭代和IRAM算法替代傳統(tǒng)的冪迭代法求解臨界特征值問題，取得了更高的收斂效率。再次，研究了空間區(qū)域分解并行的二維矩陣MOC方法及CMFD加速方法。為加速內(nèi)邊界角通量的迭代過程，基于PETSc并行數(shù)值庫(kù)，提出了求解區(qū)域分解矩陣MOC方程組的多區(qū)域耦合PGMR...
【文章來源】：清華大學(xué)北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】：120 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
柵元模塊化特征線圖示
圖 2-4 幾何處理的 VBA 程序界面矩陣 MOC 方法的基本原理統(tǒng) MOC 方法采用大量致密的特征線對(duì)被劃分成細(xì)網(wǎng)格的求解區(qū)域，求解中子通量分布和 keff。為了獲得較高的精度，需要足夠致密的細(xì)的平源區(qū)劃分[59]。傳統(tǒng) MOC 方法中，反復(fù)地特征線掃描消耗大量因此，張宏博[54, 55]等人提出了基于長(zhǎng)特征線的矩陣 MOC 方法，以克方法需要反復(fù)掃描的缺點(diǎn)。陣 MOC 方法僅通過一次掃描，即可構(gòu)造出與特征線掃描完全等效的該方程組將平源區(qū)標(biāo)通量和外邊界的入射角通量耦合起來；隨后，程組可代替反復(fù)地特征線掃描。該方程組的系數(shù)矩陣具有良好的稀高效求解器可供使用，如 LU 分解直接法和 Krylov 子空間迭代法等述矩陣 MOC 方法的基本原理。是二維 MOC 的基本方程。
圖 2-5 特征線掃描計(jì)算響應(yīng)系數(shù)示意圖角通量傳播方程意味著平源區(qū)的角通量可由外邊界入射角通量和平源區(qū)源項(xiàng)線性表示，標(biāo)通量是角通量的權(quán)重積分，進(jìn)而平源區(qū)內(nèi)的標(biāo)通量可由外邊界入射角通量和平源區(qū)源項(xiàng)線性表示。也就是說，將式、式代入式，再將式代入式，標(biāo)通量i 可由源項(xiàng)和入射角通量線性表出。按照式將源項(xiàng)拆分為群內(nèi)自散射源項(xiàng)和群外源項(xiàng)，則該線性關(guān)系可表達(dá)為式。 , , outgrp i f Q(2-12設(shè)全堆芯共包含M 個(gè)細(xì)網(wǎng)格和N 個(gè)入射角通量，令T M N。式中， 為M維標(biāo)通量向量， 為 N 維入射角通量向量，outgrpQ 為 M 維群外源項(xiàng)向量， f 為線性算子。式可表示為矩陣形式，未知量[ , ]為T 維向量。對(duì)于包含反射外邊界條件的問題，矩陣 MOC 方法可以直接求解出反射外邊界處的邊界角通量，避免迭代求解。 11 12outgrpA A
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]MPI/OpenMP+CUDA高性能計(jì)算環(huán)境的配置及應(yīng)用[J]. 田剛,盧風(fēng)順. 硅谷. 2011(17)
[2]CPU/GPU協(xié)同并行計(jì)算研究綜述[J]. 盧風(fēng)順,宋君強(qiáng),銀�？�,張理論. 計(jì)算機(jī)科學(xué). 2011(03)
[3]CMFD加速在特征線法輸運(yùn)計(jì)算中的應(yīng)用[J]. 湯春桃,張少泓. 核動(dòng)力工程. 2009(05)
[4]基于AutoCAD二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)中子輸運(yùn)方程特征線法求解[J]. 陳其昌,吳宏春,曹良志. 原子能科學(xué)技術(shù). 2009(03)
[5]隱式重啟的Arnoldi方法及其在高階諧波求解中的應(yīng)用[J]. 黃義超,張少泓. 核科學(xué)與工程. 2008(02)
[6]粒子輸運(yùn)離散縱標(biāo)方程基于界面修正的并行計(jì)算方法[J]. 袁光偉,杭旭登. 計(jì)算物理. 2006(06)
本文編號(hào)：2952930
【文章來源】：清華大學(xué)北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】：120 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
柵元模塊化特征線圖示
圖 2-4 幾何處理的 VBA 程序界面矩陣 MOC 方法的基本原理統(tǒng) MOC 方法采用大量致密的特征線對(duì)被劃分成細(xì)網(wǎng)格的求解區(qū)域，求解中子通量分布和 keff。為了獲得較高的精度，需要足夠致密的細(xì)的平源區(qū)劃分[59]。傳統(tǒng) MOC 方法中，反復(fù)地特征線掃描消耗大量因此，張宏博[54, 55]等人提出了基于長(zhǎng)特征線的矩陣 MOC 方法，以克方法需要反復(fù)掃描的缺點(diǎn)。陣 MOC 方法僅通過一次掃描，即可構(gòu)造出與特征線掃描完全等效的該方程組將平源區(qū)標(biāo)通量和外邊界的入射角通量耦合起來；隨后，程組可代替反復(fù)地特征線掃描。該方程組的系數(shù)矩陣具有良好的稀高效求解器可供使用，如 LU 分解直接法和 Krylov 子空間迭代法等述矩陣 MOC 方法的基本原理。是二維 MOC 的基本方程。
圖 2-5 特征線掃描計(jì)算響應(yīng)系數(shù)示意圖角通量傳播方程意味著平源區(qū)的角通量可由外邊界入射角通量和平源區(qū)源項(xiàng)線性表示，標(biāo)通量是角通量的權(quán)重積分，進(jìn)而平源區(qū)內(nèi)的標(biāo)通量可由外邊界入射角通量和平源區(qū)源項(xiàng)線性表示。也就是說，將式、式代入式，再將式代入式，標(biāo)通量i 可由源項(xiàng)和入射角通量線性表出。按照式將源項(xiàng)拆分為群內(nèi)自散射源項(xiàng)和群外源項(xiàng)，則該線性關(guān)系可表達(dá)為式。 , , outgrp i f Q(2-12設(shè)全堆芯共包含M 個(gè)細(xì)網(wǎng)格和N 個(gè)入射角通量，令T M N。式中， 為M維標(biāo)通量向量， 為 N 維入射角通量向量，outgrpQ 為 M 維群外源項(xiàng)向量， f 為線性算子。式可表示為矩陣形式，未知量[ , ]為T 維向量。對(duì)于包含反射外邊界條件的問題，矩陣 MOC 方法可以直接求解出反射外邊界處的邊界角通量，避免迭代求解。 11 12outgrpA A
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]MPI/OpenMP+CUDA高性能計(jì)算環(huán)境的配置及應(yīng)用[J]. 田剛,盧風(fēng)順. 硅谷. 2011(17)
[2]CPU/GPU協(xié)同并行計(jì)算研究綜述[J]. 盧風(fēng)順,宋君強(qiáng),銀�？�,張理論. 計(jì)算機(jī)科學(xué). 2011(03)
[3]CMFD加速在特征線法輸運(yùn)計(jì)算中的應(yīng)用[J]. 湯春桃,張少泓. 核動(dòng)力工程. 2009(05)
[4]基于AutoCAD二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)中子輸運(yùn)方程特征線法求解[J]. 陳其昌,吳宏春,曹良志. 原子能科學(xué)技術(shù). 2009(03)
[5]隱式重啟的Arnoldi方法及其在高階諧波求解中的應(yīng)用[J]. 黃義超,張少泓. 核科學(xué)與工程. 2008(02)
[6]粒子輸運(yùn)離散縱標(biāo)方程基于界面修正的并行計(jì)算方法[J]. 袁光偉,杭旭登. 計(jì)算物理. 2006(06)
本文編號(hào)：2952930
本文鏈接：http://www.lk138.cn/projectlw/hkxlw/2952930.html
最近更新
教材專著
