[发明专利]一种反应堆多物理场耦合计算系统及方法

权利要求书

1.一种反应堆多物理场耦合计算系统，包括多种计算程序，其特征在于，所述系统用于计算反应堆工程，包括用户操作层、接口层、应用程序层和核心求解层；

所述系统通过接口层封装并配置多种计算程序，所述计算程序实现计算功能，通过应用程序层依据反应堆工程计算数据类型配置对应的计算程序；

所述用户操作层用于设置计算程序中的耦合交互数据与数据映射方式，所述用户操作层还用于选择并加载所述应用程序层配置的计算程序，还用于设置预处理矩阵；

所述接口层用于获取再启动数据，再启动数据为所述接口层导入的反应堆工程计算数据，所述接口层基于反应堆工程在应用程序层用于计算的计算数据的原物理场构建JFNK计算必要的物理场残差表达式，并将物理场残差方程传递到核心求解层；

所述接口层用于在所述核心求解层与应用程序层之间传递物理场求解结果；

所述核心求解层用于接入再启动数据，所述核心求解层用于配合用户操作层和应用程序层计算实现反应堆工程的数据计算；

用户在用户操作层选择需耦合的程序、指定耦合计算交互的参数、设定数据映射方式、定义预处理矩阵、设置紧耦合计算的微扰量、设置收敛判据；

用户在用户操作层的详细操作如下：

选择耦合程序：从应用程序层中已配置的计算程序中进行选择；

指定耦合交互数据：冷却剂温度-功率、燃料温度-功率、压力-质量流速；

设置数据映射方式：体积权重映射方式、网格着色法；

设置预处理矩阵：线性预处理矩阵、非线性预处理矩阵、基于物理现象的预处理矩阵；

设置微扰量：固定数值微扰量、计算平台浮点数精度的平方根、随Krylov子空间向量动态变化的微扰量；

设置收敛判据：设置微扰量、耦合交互数据或预处理矩阵的收敛判据；

计算程序包括：计算中子通量的堆芯物理计算程序，堆芯热工水力计算程序、燃料性能计算程序、系统分析与安全评价程序、严重事故分析程序、水力学计算程序。

2.根据权利要求1所述的一种反应堆多物理场耦合计算系统，其特征在于，所述接口层包括配合用户操作层、核心求解层与应用程序层的多个接口；

多个接口具体包括4个核心功能接口，4个核心功能接口分别用于获取再启动数据接口、生成再启动数据接口、构建物理场残差方程接口和传递物理场求解结果接口。

3.一种反应堆多物理场耦合计算方法，其特征在于，基于权利要求1-2任意一条所述的系统，对反应堆工程进行多物理场耦合计算，预先将多计算程序连入接口层，包括如下步骤：

S1，程序读入输入文件并进行参数的初始化，输入文件为反应堆工程的输入文件，

S2，离散物理方程组并构建物理场的系数矩阵，

S3，生成计算程序再启动计算的数据文件，并传递到核心求解层中，

S4，基于原物理场求解模块构建JFNK计算必要的物理场残差表达式f(x)，并将物理场残差方程传递到核心求解层中，

S5，根据用户设置的微扰量ε，更新物理变量x＝x+εv，修改S3传递来的再启动数据中对应的参数值

S6，将更新后的再启动数据传递给核反应堆计算程序，

S7，根据更新后的物理场变量，重新构建物理场的系数矩阵，

S8，基于原物理场求解模块构建JFNK计算必要的物理场残差表达式f(x+εv)，

S9，在核心求解层中采用JFNK方法求解残差方程组，重复S1-S8直至各物理场的参数同步收敛，

S10，将求解的物理场核心参数传递给各核反应堆工程计算程序，并进行结果输出与图形化显示；

其中，x为物理场核心待求参数，ε为微扰量，v为Krylov子空间向量，f(x)表示在x处的残差表达式，f(x+εv)表示在x+εv处的残差表达式。

4.根据权利要求3所述的一种反应堆多物理场耦合计算方法，其特征在于，其中核反应堆工程的计算程序的计算流程步骤如下：

SA，程序读入输入文件并进行参数的初始化，

SB，离散物理方程组并构建物理场的系数矩阵，

SC，求解物理场，计算得到核心物理参数，

SD，基于核心物理参数开展其他辅助功能及参数的计算，

SE，结果的输出及图形化显示。