[发明专利]针对三维瞬态多群中子扩散方程的非结构网格变分节块方法

说明书

一种针对三维瞬态多群中子扩散方程的非结构网格变分节块方法，首先使用非结构VNM对稳态中子扩散方程计算后初始化中子通量密度、缓发中子先驱核以及动力学截面，然后在瞬态计算的每个时间步内通过迭代更新反应截面以及更新动力学频率并重构响应矩阵后，使用非结构VNM求解刚性限制法(SCM)方程，实现任意几何形状下的中子的瞬态过程的模拟；本发明提高瞬态计算下变分节块法的几何适应性，并通过刚性限制法(SCM)减少VNM在时间推进中的响应矩阵重构次数以提高瞬态计算效率，能够准确模拟实际不规则几何的复杂问题。

技术领域

本发明涉及的是一种核反应堆建造领域的技术，具体是一种针对三维瞬态多群中子扩散方程的非结构网格变分节块方法。

背景技术

反应堆物理的核心任务是准确高效地求解中子输运/扩散方程，多群瞬态中子输运/扩散方程的数值求解需要对时间和空间进行离散。现有的变分节块法(VNM)通过对每个典型节块构造一系列响应矩阵，可以较好地处理四边形、正六边形及正三角形的空间离散，然而随着核科学与技术的不断发展，各种具有强烈的非结构特点的新概念反应堆设计相继提出，现有的VNM已不能满足新的工程设计需求。另外在瞬态计算中，VNM的时间推进需要对响应矩阵进行多次重构，增大计算代价，这些因素限制VNM在工程实践中的应用性。

发明内容

本发明针对现有VNM无法应用于复杂几何的新概念反应堆设计以及瞬态非结构网格VNM计算代价相对较大的问题，提出一种针对三维瞬态多群中子扩散方程的非结构网格变分节块方法，提高瞬态计算下变分节块法的几何适应性，并通过刚性限制法(SCM)减少非结构网格VNM在时间推进中的响应矩阵重构次数以提高瞬态计算效率，能够准确模拟实际不规则几何的复杂问题，从而提高VNM在工程实践中的应用价值。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种针对三维瞬态多群中子扩散方程的非结构网格变分节块方法，首先使用非结构VNM对稳态中子扩散方程计算后初始化中子通量密度、缓发中子先驱核以及动力学截面，然后在瞬态计算的每个时间步内通过迭代更新反应截面以及更新动力学频率并重构响应矩阵后，使用非结构VNM求解刚性限制法(SCM)方程，实现任意几何形状下的中子的瞬态过程的模拟。

技术效果

本发明通过网格的空间映射，将任意形状的三角形网格映射到标准节块中，从而使得VNM可以处理任意几何的实际问题；本发明利用刚性限制法(SCM)处理瞬态中子扩散方程的时间项，消除方程的刚性，减少非结构VNM的计算代价。

与现有的瞬态中子扩散求解器相比，本发明在实现较高的计算精度的同时，具有更好的几何兼容性，可以计算任意几何的实际问题。同时可在大时间步长下进行计算，具有较好的数值稳定性，避免响应矩阵的多次重构。在以Dodds基准题为代表的复杂几何瞬态中子扩散问题中与参考解误差在1％以内；时间步由传统的0.01s减少至0.1s。

附图说明

图1为本发明流程图；

图2为实施例坐标变换示意图；

图3为Dodds基准题几何示意图；

图中：(a)基准题轴向布置，(b)基准题径向布置；

图4为实施例效果示意图。

具体实施方式

如图1所示，为本实施例涉及一种针对三维瞬态多群中子扩散方程的非结构网格变分节块方法，首先使用非结构VNM对稳态中子扩散方程计算后初始化中子通量密度、缓发中子先驱核以及动力学截面，然后在瞬态计算的每个时间步内通过迭代更新反应截面以及更新动力学频率并重构响应矩阵后，使用非结构VNM求解刚性限制法(SCM)方程。

本发明是通过以下技术方案实现的：