[发明专利]一种复合芯块添加相几何结构及空间分布优化方法

权利要求书

1.一种复合芯块添加相几何结构及空间分布优化方法，其特征在于：采用椭球来描述圆球型、晶须型、薄片型、不规则形填充方法，结合了数值模拟方法及遗传算法，实现了对不同几何结构以及空间分布的添加相的优化设计；

该方法包括以下步骤：

步骤一：给定复合芯块中添加相体积份额及芯块功率、外壁面换热条件或壁温；

步骤二：给定芯块半径及内径，建立UO₂芯块1/4或1/2r-θ二维截面分析模型，其中r为极径，θ为角度；

步骤三：综合考虑添加相工艺水平、计算资源、网格生成难易程度、及优化目标因素，确定添加相的离散几何数目N；

步骤四：根据步骤三确定的添加相的离散几何数目N，采用随机算法在步骤二建立的模型中生成添加相位置(r_i,θ_i)、方位角α_i及截面长短轴(a_i,b_i)，其中i＝1,…，N；

步骤五：判别步骤四中N组数据生成的椭圆是否存在相交或者是否超出步骤二建立的模型区域，若存在椭圆相交或超出步骤二建立的模型区域，重复步骤四，直至生成满足条件即生成的椭圆不相交或者未超出步骤二建立的模型区域的N组数据；

步骤六：根据优化算法中对初代个体的要求，重复步骤四与步骤五M次，生成M套数据；

步骤七：根据步骤二建立的截面分析模型及生成的M套数据，对截面分析模型中的几何区域进行剖分及重新编号，区分燃料相及添加相，使用有限元软件自动生成网格，并完成网格剖分；

步骤八：采用有限元数值分析方法并结合并行计算技术，完成步骤七中M套数据生成分析传热模型或辐照热力耦合分析模型并进行求解，获得模型导热率分布、温度分布、最高温度关键变量；

步骤九：基于步骤八中计算结果，采用优化算法，对M组设计的优劣性进行评价，随后结合步骤四至步骤六重新生成M组数据；

步骤十：重复步骤四至步骤九，直至达到优化算法收敛条件或满足优化目标；

步骤十一：输出优化复合芯块中添加相结构及空间几何位置分布信息。

2.根据权利要求1所述的一种复合芯块添加相几何结构及空间分布优化方法，其特征在于：步骤一中给定复合芯块中添加相体积份额不超过15％。

3.根据权利要求1所述的一种复合芯块添加相几何结构及空间分布优化方法，其特征在于：步骤三中确定添加相的离散几何数目N为30、50、100或200。

4.根据权利要求1所述的一种复合芯块添加相几何结构及空间分布优化方法，其特征在于：步骤六中的优化算法采用遗传算法，在遗传算法中，随机产生初代群体，根据适应度函数进行判断，将每一代解决方案中最佳的几何以及分布特征传递给后代，直到收敛到最佳解决方案；所述适应度函数是复合芯块局部峰值温度与二氧化铀芯块局部峰值温度的比值。