Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

CN116340709A - 一种六角形组件压水堆堆芯稳态中子扩散计算方法 - Google Patents

一种六角形组件压水堆堆芯稳态中子扩散计算方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116340709A
CN116340709A CN202310322006.XA CN202310322006A CN116340709A CN 116340709 A CN116340709 A CN 116340709A CN 202310322006 A CN202310322006 A CN 202310322006A CN 116340709 A CN116340709 A CN 116340709A
Authority
CN
China
Prior art keywords
kth
segment
energy group
neutron flux
flux density
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310322006.XA
Other languages
English (en)
Inventor
杨灏哲
万承辉
曹良志
吴宏春
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN202310322006.XA priority Critical patent/CN116340709A/zh
Publication of CN116340709A publication Critical patent/CN116340709A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10Complex mathematical operations
    • G06F17/11Complex mathematical operations for solving equations, e.g. nonlinear equations, general mathematical optimization problems
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/25Design optimisation, verification or simulation using particle-based methods
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

本发明公开了一种六角形组件压水堆堆芯稳态中子扩散计算方法,采用非线性迭代策略进行稳态中子扩散计算:通过全局六角形节块粗网有限差分方法(CMFD)获得有效增殖系数和节块平均中子通量密度;通过局部节块展开法(NEM)获得每个表面的精确中子流密度,更新节块耦合修正因子以修正CMFD获得的节块平均中子流密度,保证计算结果的高阶精度;其中,局部NEM采用保角变换的方法,将六角形节块共形映射到矩形节块内,规避横向积分带来的非物理奇异项;横向泄漏项采用一阶阶跃近似,通过中子通量密度对中子流斜率进行估算。本发明的方法适用于六角形组件压水堆堆芯物理计算,具有较高的计算精度和计算效率,满足六角形组件压水堆工程应用需求。

Description

一种六角形组件压水堆堆芯稳态中子扩散计算方法
技术领域
本发明涉及压水堆堆芯物理计算领域,具体涉及一种六角形组件压水堆堆芯稳态中子扩散计算方法。
背景技术
随着VVER型六角形组件商用压水堆的引进和其他先进六角形组件小堆的发展,对于能够满足工程应用需求的六角形组件堆芯计算软件的需求日益增加。其中,准确且高效地进行堆芯中子扩散计算,对于商用压水堆运行和新技术研发具有重要意义。
堆芯物理计算的核心是通过求解堆芯三维中子扩散方程,获得稳态或瞬态下的有效增殖因子以及功率分布。节块方法因具有良好的效果而被广泛应用于扩散方程的求解。该方法将堆芯轴向分层,径向划分为组件大小的网格(节块),将节块内中子通量密度进行高阶展开以获得精确的解。节块法通常采用横向积分的技术,将三维中子扩散方程分解成多个不同方向的一维方程进行求解,这种技术被证实具有合适的精度和效率。但在将横向积分技术应用于六角形节块时,六角形斜边会导致方程的形式极其复杂且出现非物理奇异项,导致求解流程无法继续。
为了解决上述问题,一类方法对横向积分的中子扩散方程进行修正并引入近似。这类方法保持了横向积分的效率,但其计算精度相对较低。另一类方法不采用横向积分技术,转而直接求解三维的中子扩散方程。这类方法规避了物理奇异项,并且计算精度较高;但由于其较高的计算复杂度,其效率普遍较低。
六角形组件压水堆堆芯节块法中子扩散计算的精度和效率很难同时保证,从而对六角形堆芯中子扩散程序的工程应用带来了一定困难。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题,本发明的目的在于提供一种六角形组件压水堆堆芯稳态中子扩散计算方法,该方法具有较高精度和效率,从而满足六角形堆芯中子扩散程序的工程应用。
为了实现以上目的,本发明采取如下的技术方案予以实施:
一种六角形组件压水堆堆芯稳态中子扩散计算方法,采用了粗网有限差分方法与节块展开法结合的非线性迭代策略;将保角变换方法应用于六角形节块展开法;能够精确且高效地进行稳态中子扩散计算;主要包括如下步骤:
步骤1:根据六角形组件堆芯的几何信息以及材料信息完成堆芯建模,堆芯中每个六角形组件代表一个六角形节块,根据每个六角形节块的材料信息计算节块耦合因子,如公式(1)所示;
Figure BDA0004152114520000021
式中:
k——表示节块编号索引;
g——表示能群编号索引;
Figure BDA0004152114520000022
——第k节块第g能群x正方向表面上的节块耦合因子;
Figure BDA0004152114520000023
——第k节块第g能群的扩散系数;
Figure BDA0004152114520000024
——第k+1节块第g能群的扩散系数;
Figure BDA0004152114520000025
——第k节块第g能群x正方向表面上的不连续因子;
Figure BDA0004152114520000031
——第k+1节块第g能群x负方向表面上的不连续因子;
Δxk——第k节块截距;
Δxk+1——第k+1节块截距;
步骤2:若是第一次执行步骤2,则初始化节块耦合修正因子;若不是第一次执行步骤2,则根据上一迭代步中步骤8的精确中子流密度更新节块耦合修正因子,如公式(2)所示;
Figure BDA0004152114520000032
式中:
Figure BDA0004152114520000033
——第k节块第g能群x正方向表面上的节块耦合修正因子;
Figure BDA0004152114520000034
——第k节块第g能群x正方向表面面上的NEM获得的精确中子流密度;/>
Figure BDA0004152114520000035
——第k节块第g能群的平均中子通量密度;
Figure BDA0004152114520000036
——第k+1节块第g能群的平均中子通量密度;
步骤3:根据步骤1中的节块耦合因子以及步骤2中的节块耦合修正因子,获得每个六角形节块内CMFD节块耦合方程的九个系数,耦合方程如公式(3)所示;
Figure BDA0004152114520000037
式中:
h——表示散射前能群编号;
G——表示总能群数;
Figure BDA0004152114520000041
——第k节块第g能群x方向k-1节块的系数;
Figure BDA0004152114520000042
——第k节块第g能群u方向k-1节块的系数;
Figure BDA0004152114520000043
——第k节块第g能群v方向k-1节块的系数;
Figure BDA0004152114520000044
——第k节块第g能群z方向k-1节块的系数;
Figure BDA0004152114520000045
——第k节块第g能群的系数;
Figure BDA0004152114520000046
——第k节块第g能群x方向k+1节块的系数;
Figure BDA0004152114520000047
——第k节块第g能群u方向k+1节块的系数;
Figure BDA0004152114520000048
——第k节块第g能群v方向k+1节块的系数;
Figure BDA0004152114520000049
——第k节块第g能群z方向k+1节块的系数;
Figure BDA00041521145200000410
——x方向第k-1节块第g能群的平均中子通量密度;/>
Figure BDA00041521145200000411
——u方向第k-1节块第g能群的平均中子通量密度;/>
Figure BDA00041521145200000412
——v方向第k-1节块第g能群的平均中子通量密度;/>
Figure BDA00041521145200000413
——z方向第k-1节块第g能群的平均中子通量密度;/>
Figure BDA00041521145200000414
——x方向第k+1节块第g能群的平均中子通量密度;/>
Figure BDA00041521145200000415
——u方向第k+1节块第g能群的平均中子通量密度;/>
Figure BDA00041521145200000416
——v方向第k+1节块第g能群的平均中子通量密度;/>
Figure BDA00041521145200000417
——z方向第k+1节块第g能群的平均中子通量密度;/>
Figure BDA00041521145200000418
——第k节块第g能群的移出截面;
Figure BDA00041521145200000419
——第k节块第h能群到第g能群的散射截面;
Figure BDA00041521145200000420
——第k节块第h能群的裂变份额与裂变截面的乘积;χg——第g能群的裂变能谱;
keff——有效增殖系数;
联立三维空间所有六角形节块和所有能群的耦合方程,建立CMFD线性系统;
步骤4:采用BICGSTAB算法对步骤3中建立的CMFD线性系统进行求解,获得当前迭代步下每个六角形节块的平均中子通量密度;实施BICGSTAB算法时忽略矩阵中的0元素以降低运行内存,提高计算效率;
步骤5:根据步骤4获得的每个六角形节块的平均中子通量密度,更新裂变源项以及有效增殖系数;在步骤3到步骤5中采用了Wielandt迭代方法以加快迭代收敛效率;
步骤6:判断是否收敛,如裂变源项与有效增殖系数与上一步的差值均在收敛限内则收敛;若收敛,直接进入步骤9;若不收敛,实施基于保角变换的局部节块展开法方法:首先利用保角变换构造六角形节块到矩形节块的映射关系,并以此规避横向积分引入的非物理奇异项;六角形节块保角变换后的矩形节块内的横向积分方程如公式(4)所示:
Figure BDA0004152114520000051
式中:
Figure BDA0004152114520000052
——第k节块第g能群v方向横向泄漏项/>
Figure BDA0004152114520000053
——第k节块第g能群z方向横向泄漏项
Δv——矩形节块v方向长度;
Δzk——第k矩形节块高度;
Figure BDA0004152114520000061
——第k节块第g能群u方向横向积分的平均中子通量密度/>
Figure BDA0004152114520000062
——横向积分的映射面积尺度函数
通过步骤4的CMFD线性系统的计算结果获得每个六角形节块表面的中子流密度,进而估算径向表面中子流斜率,计算各阶矩方程中的横向泄漏积分项,采用六角形径向表面中子流斜率的估算方法:通过相邻三个表面的平均中子通量密度估算出每个角点的平均中子通量密度,进而通过每个角点的平均中子通量密度估算径向表面的中子流斜率;
步骤7:在x,u,v三个方向上分别进行横向积分,将每个六角形节块内横向积分中子通量密度进行4阶多项式展开,并且在各相邻两节块间建立矩方程;通过首先求解偶数阶展开系数,后求解奇数阶展开系数的顺序,进一步降低求解复杂度;步骤6获得的横向泄漏项应用于矩方程的求解;
步骤8:根据步骤7获得的每个节块内横向积分中子通量密度的各阶展开系数,得到每个表面上的精确中子流密度,用于更新步骤2中的节块耦合修正因子,从而在下一个迭代步中获得更加精确的结果;
步骤9:结束六角形组件压水堆堆芯稳态中子扩散计算。
为了平衡计算精度和效率,本发明采用保角变换技术的节块方法并经过了完善和发展。这种方法将六角形节块保角变换为矩形节块,从而规避横向积分时会遇到的物理奇异项。保角变换保证拉普拉斯算子的形式不变,使得变换几乎不引入近似,从而保证计算的精度,同时横向积分技术能保证计算的效率。该方法被试验应用于国际上先进的压水堆堆芯程序并在实际应用中表现出了良好的效果。
与现有技术相比较,本发明具备如下优点:
1.采用非线性迭代策略结合保角变换方法进行六角形组件堆芯的扩散计算,保角变换方法在保留横向积分技术的计算效率的基础上保证了计算精度,而CMFD和NEM算法耦合的非线性迭代策略进一步提高了计算效率。计算过程采用了BICGSTAB算法,Wielandt加速迭代等优化算法进一步提高了计算效率。这使得本发明提出的新算法同时拥有较高的计算精度和效率,能够满足工程应用的要求。
2.提出了一种新的六角形节块保角变换下的横向泄漏项一阶展开方法。首先估算每个径向表面中子流斜率:通过相邻三个表面的平均中子通量密度估算出每个角点的平均中子通量密度,进而通过角点中子通量密度估算表面的中子流斜率;之后将该斜率映射到保角变换后的矩形节块内,求得各阶矩方程的横向泄漏项的积分,用于矩方程的求解。该方法显著提高了计算精度,在无反射层的真空边界条件建模下依然能保证精度。
附图说明
图1为非线性迭代策略节块法计算流程;
图2为六角形节块到矩形节块的保角变换示意图;
图3为VVER-1000堆型基准题测试结果。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
本发明基于非线性迭代策略的节块方法,进行六角形组件压水堆堆芯稳态中子扩散计算,以获得堆芯有效增殖系数和节块平均中子通量密度:通过六角形粗网有限差分方法(CMFD)进行全局求解;通过基于保角变换的节块展开法(NEM)进行局部两节块求解,获得精确的中子流密度以修正全局求解的结果。具体步骤如图1所示。
步骤1:根据六角形组件堆芯的几何信息以及材料信息完成堆芯建模,堆芯中每个六角形组件代表一个六角形节块,根据每个六角形节块的材料信息计算节块耦合因子,如公式(1)所示;
Figure BDA0004152114520000081
式中:
k——表示节块编号索引;
g——表示能群编号索引;
Figure BDA0004152114520000082
——第k节块第g能群x正方向表面上的节块耦合因子;
Figure BDA0004152114520000083
——第k节块第g能群的扩散系数;
Figure BDA0004152114520000084
——第k+1节块第g能群的扩散系数;
Figure BDA0004152114520000085
——第k节块第g能群x正方向表面上的不连续因子;
Figure BDA0004152114520000086
——第k+1节块第g能群x负方向表面上的不连续因子;
Δxk——第k节块截距;
Δxk+1——第k+1节块截距;
步骤2:若是第一次执行步骤2,则初始化节块耦合修正因子;若不是第一次执行步骤2,则根据上一迭代步中步骤8的精确中子流密度更新节块耦合修正因子,如公式(2)所示;
Figure BDA0004152114520000091
式中:
Figure BDA0004152114520000092
——第k节块第g能群x正方向表面上的节块耦合修正因子;
Figure BDA0004152114520000093
——第k节块第g能群x正方向表面上的NEM获得的精确中子流密度;
Figure BDA0004152114520000094
——第k节块第g能群的平均中子通量密度;
Figure BDA0004152114520000095
——第k+1节块第g能群的平均中子通量密度;
步骤3:根据步骤1中的节块耦合因子以及步骤2中的节块耦合修正因子,获得每个六角形节块内CMFD节块耦合方程的九个系数,耦合方程如公式(3)所示;
Figure BDA0004152114520000096
式中:
h——表示散射前的能群编号;
G——表示总能群数;
Figure BDA0004152114520000097
——第k节块第g能群x方向k-1节块的系数;
Figure BDA0004152114520000098
——第k节块第g能群u方向k-1节块的系数;
Figure BDA0004152114520000099
——第k节块第g能群v方向k-1节块的系数;
Figure BDA00041521145200000910
——第k节块第g能群z方向k-1节块的系数;
Figure BDA00041521145200000911
——第k节块第g能群的系数;
Figure BDA00041521145200000912
——第k节块第g能群x方向k+1节块的系数;
Figure BDA0004152114520000101
——第k节块第g能群u方向k+1节块的系数;
Figure BDA0004152114520000102
——第k节块第g能群v方向k+1节块的系数;
Figure BDA0004152114520000103
——第k节块第g能群z方向k+1节块的系数;
Figure BDA0004152114520000104
——x方向第k-1节块第g能群的平均中子通量密度;
Figure BDA0004152114520000105
——u方向第k-1节块第g能群的平均中子通量密度;
Figure BDA0004152114520000106
——v方向第k-1节块第g能群的平均中子通量密度;
Figure BDA0004152114520000107
——z方向第k-1节块第g能群的平均中子通量密度;
Figure BDA0004152114520000108
——x方向第k+1节块第g能群的平均中子通量密度;
Figure BDA0004152114520000109
——u方向第k+1节块第g能群的平均中子通量密度;
Figure BDA00041521145200001010
——v方向第k+1节块第g能群的平均中子通量密度;
Figure BDA00041521145200001011
——z方向第k+1节块第g能群的平均中子通量密度;
Figure BDA00041521145200001012
——第k节块第g能群的移出截面;
Figure BDA00041521145200001013
——第k节块第h能群到第g能群的散射截面;
Figure BDA00041521145200001014
——第k节块第h能群的裂变份额与裂变截面的乘积;
χg——第g能群的裂变能谱;
keff——有效增殖系数;
联立三维空间所有六角形节块和所有能群的耦合方程,建立CMFD线性系统;
步骤4:采用BICGSTAB算法对步骤3中建立的CMFD线性系统进行求解,获得当前迭代步下每个六角形节块的平均中子通量密度;实施BICGSTAB算法时忽略矩阵中的0元素以降低运行内存,提高计算效率;
步骤5:根据步骤4获得的每个六角形节块的平均中子通量密度,更新裂变源项以及有效增殖系数;在步骤3到步骤5中采用了Wielandt迭代方法以加快迭代收敛效率;
步骤6:判断步骤收敛,如裂变源项与有效增殖系数与上一步的差值均在收敛限内则收敛;若收敛,直接进入步骤9;若不收敛,实施基于保角变换的局部节块展开法方法:如图2所示,首先利用保角变换构造六角形节块到矩形节块的映射关系,并以此规避横向积分引入的非物理奇异项;六角形节块保角变换后的矩形节块内的横向积分方程如公式(4)所示:
Figure BDA0004152114520000111
式中:
Figure BDA0004152114520000112
——第k节块第g能群v方向横向泄漏项/>
Figure BDA0004152114520000113
——第k节块第g能群z方向横向泄漏项
Δv——矩形节块v方向长度;
Δzk——第k矩形节块高度;
Figure BDA0004152114520000114
——第k节块第g能群u方向横向积分的平均中子通量密度/>
Figure BDA0004152114520000115
——横向积分的映射面积尺度函数
通过步骤4的CMFD线性系统的计算结果获得每个六角形节块表面的中子流密度,进而估算径向表面中子流斜率,计算各阶矩方程中的横向泄漏积分项,采用六角形径向表面中子流斜率的估算方法:通过相邻三个表面的平均中子通量密度估算出每个角点的平均中子通量密度,进而通过每个角点的平均中子通量密度估算径向表面的中子流斜率;
步骤7:在x,u,v三个方向上分别进行横向积分,将每个六角形节块内横向积分中子通量密度进行4阶多项式展开,并且在各相邻两节块间建立矩方程;通过首先求解偶数阶展开系数,后求解奇数阶展开系数的顺序,进一步降低求解复杂度;步骤6获得的横向泄漏项应用于矩方程的求解;
步骤8:根据步骤7获得的每个节块内横向积分中子通量密度的各阶展开系数,得到每个表面上的精确中子流密度,用于更新步骤2中的节块耦合修正因子,从而在下一个迭代步中获得更加精确的结果;
步骤9:结束六角形组件压水堆堆芯稳态中子扩散计算。
通过本发明方法可精确高效地对六角形组件堆芯进行稳态中子扩散计算,满足工程应用的要求。
基准测试
基于以上方法开发了堆芯程序并进行了VVER-1000堆形的基准题验证,该堆芯呈1/6旋转对称布置。其中,以西安交通大学NECP实验室基于变分节块法开发的六角形组件堆芯中子扩散程序VioletHexP1的计算结果作为参考解,该程序经过验证具有较高的计算精度。验证结果如图3所示;其中,有效增殖系数的误差为10.8pcm;节块最大功率误差为-0.72%;在
Figure BDA0004152114520000121
Gold 6230CPU@2.10GHz计算平台下,VioletHexP1和本发明方法的计算时间分别为39.91s和0.53s。测试结果表明,本发明方法具有优秀的计算精度与效率,适合于六角形堆芯程序的工程应用。

Claims (3)

1.一种六角形组件压水堆堆芯稳态中子扩散计算方法,其特征在于:采用了粗网有限差分方法与节块展开法结合的非线性迭代策略;将保角变换方法应用于六角形节块展开法;能够精确且高效地进行稳态中子扩散计算;主要包括如下步骤:
步骤1:根据六角形组件堆芯的几何信息以及材料信息完成堆芯建模,堆芯中每个六角形组件代表一个六角形节块,根据每个六角形节块的材料信息计算节块耦合因子,如公式(1)所示;
Figure FDA0004152114500000011
式中:
k——表示节块编号索引;
g——表示能群编号索引;
Figure FDA0004152114500000012
——第k节块第g能群x正方向表面上的节块耦合因子;
Figure FDA0004152114500000013
——第k节块第g能群的扩散系数;
Figure FDA0004152114500000014
——第k+1节块第g能群的扩散系数;
Figure FDA0004152114500000015
——第k节块第g能群x正方向表面上的不连续因子;
Figure FDA0004152114500000016
——第k+1节块第g能群x负方向表面上的不连续因子;
Δxk——第k节块截距;
Δxk+1——第k+1节块截距;
步骤2:若是第一次执行步骤2,则初始化节块耦合修正因子;若不是第一次执行步骤2,则根据上一迭代步中步骤8的精确中子流密度更新节块耦合修正因子,如公式(2)所示;
Figure FDA0004152114500000021
式中:
Figure FDA0004152114500000022
——第k节块第g能群x正方向表面上的节块耦合修正因子;
Figure FDA0004152114500000023
——第k节块第g能群x正方向表面上的NEM获得的精确中子流密度;
Figure FDA0004152114500000024
——第k节块第g能群的平均中子通量密度;
Figure FDA0004152114500000025
——第k+1节块第g能群的平均中子通量密度;
步骤3:根据步骤1中的节块耦合因子以及步骤2中的节块耦合修正因子,获得每个六角形节块内CMFD节块耦合方程的九个系数,耦合方程如公式(3)所示;
Figure FDA0004152114500000026
式中:
h——表示散射前能群编号;
G——表示总能群数;
Figure FDA0004152114500000027
——第k节块第g能群x方向k-1节块的系数;
Figure FDA0004152114500000028
——第k节块第g能群u方向k-1节块的系数;
Figure FDA0004152114500000029
——第k节块第g能群v方向k-1节块的系数;
Figure FDA00041521145000000210
——第k节块第g能群z方向k-1节块的系数;
Figure FDA00041521145000000211
——第k节块第g能群的系数;
Figure FDA0004152114500000031
——第k节块第g能群x方向k+1节块的系数;
Figure FDA0004152114500000032
——第k节块第g能群u方向k+1节块的系数;
Figure FDA0004152114500000033
——第k节块第g能群v方向k+1节块的系数;
Figure FDA0004152114500000034
——第k节块第g能群z方向k+1节块的系数;
Figure FDA0004152114500000035
——x方向第k-1节块第g能群的平均中子通量密度;
Figure FDA0004152114500000036
——u方向第k-1节块第g能群的平均中子通量密度;
Figure FDA0004152114500000037
——v方向第k-1节块第g能群的平均中子通量密度;
Figure FDA0004152114500000038
——z方向第k-1节块第g能群的平均中子通量密度;
Figure FDA0004152114500000039
——x方向第k+1节块第g能群的平均中子通量密度;
Figure FDA00041521145000000310
——u方向第k+1节块第g能群的平均中子通量密度;
Figure FDA00041521145000000311
——v方向第k+1节块第g能群的平均中子通量密度;
Figure FDA00041521145000000312
——z方向第k+1节块第g能群的平均中子通量密度;
Figure FDA00041521145000000313
——第k节块第g能群的移出截面;
Figure FDA00041521145000000314
——第k节块第h能群到第g能群的散射截面;
Figure FDA00041521145000000315
——第k节块第h能群的裂变份额与裂变截面的乘积;
χg——第g能群的裂变能谱;
keff——有效增殖系数;
联立三维空间所有六角形节块和所有能群的耦合方程,建立CMFD线性系统;
步骤4:采用BICGSTAB算法对步骤3中建立的CMFD线性系统进行求解,获得当前迭代步下每个六角形节块的平均中子通量密度;实施BICGSTAB算法时忽略矩阵中的0元素以降低运行内存,提高计算效率;
步骤5:根据步骤4获得的每个六角形节块的平均中子通量密度,更新裂变源项以及有效增殖系数;
步骤6:判断是否收敛,如裂变源项与有效增殖系数与上一步的差值均在收敛限内则收敛;若收敛,直接进入步骤9;若不收敛,实施基于保角变换的局部节块展开法方法:首先利用保角变换构造六角形节块到矩形节块的映射关系,并以此规避横向积分引入的非物理奇异项;六角形节块保角变换后的矩形节块内的横向积分方程如公式(4)所示:
Figure FDA0004152114500000041
式中:
Figure FDA0004152114500000042
——第k节块第g能群v方向横向泄漏项/>
Figure FDA0004152114500000043
——第k节块第g能群z方向横向泄漏项
Δv——矩形节块v方向长度;
Δzk——第k矩形节块高度;
Figure FDA0004152114500000044
——第k节块第g能群u方向横向积分的平均中子通量密度/>
Figure FDA0004152114500000045
——横向积分的映射面积尺度函数
通过步骤4的CMFD线性系统的计算结果获得每个六角形节块表面的中子流密度,进而估算径向表面中子流斜率,计算各阶矩方程中的横向泄漏积分项,采用六角形径向表面中子流斜率的估算方法:通过相邻三个表面的平均中子通量密度估算出每个角点的平均中子通量密度,进而通过每个角点的平均中子通量密度估算径向表面的中子流斜率;
步骤7:在x,u,v三个方向上分别进行横向积分,将每个六角形节块内横向积分中子通量密度进行4阶多项式展开,并且在各相邻两节块间建立矩方程;通过首先求解偶数阶展开系数,后求解奇数阶展开系数的顺序,进一步降低求解复杂度;步骤6获得的横向泄漏项应用于矩方程的求解;
步骤8:根据步骤7获得的每个节块内横向积分中子通量密度的各阶展开系数,得到每个表面上的精确中子流密度,用于更新步骤2中的节块耦合修正因子,从而在下一个迭代步中获得更加精确的结果;
步骤9:结束六角形组件压水堆堆芯稳态中子扩散计算。
2.根据权利要求1所述的一种六角形组件压水堆堆芯稳态中子扩散计算方法,其特征在于:在实施基于保角变换的局部节块展开法方法时,其横向泄漏采用一阶阶跃展开;其中六角形径向表面的中子流斜率依据角点的平均中子通量密度进行估算。
3.根据权利要求1所述的一种六角形组件压水堆堆芯稳态中子扩散计算方法,其特征在于:在步骤3到步骤5中采用了Wielandt迭代方法以加快迭代收敛效率。
CN202310322006.XA 2023-03-29 2023-03-29 一种六角形组件压水堆堆芯稳态中子扩散计算方法 Pending CN116340709A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310322006.XA CN116340709A (zh) 2023-03-29 2023-03-29 一种六角形组件压水堆堆芯稳态中子扩散计算方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310322006.XA CN116340709A (zh) 2023-03-29 2023-03-29 一种六角形组件压水堆堆芯稳态中子扩散计算方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116340709A true CN116340709A (zh) 2023-06-27

Family

ID=86877012

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310322006.XA Pending CN116340709A (zh) 2023-03-29 2023-03-29 一种六角形组件压水堆堆芯稳态中子扩散计算方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116340709A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117290995A (zh) * 2023-08-02 2023-12-26 上海交通大学 数值反应堆中子学的变分节块非线性加速方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117290995A (zh) * 2023-08-02 2023-12-26 上海交通大学 数值反应堆中子学的变分节块非线性加速方法
CN117290995B (zh) * 2023-08-02 2024-05-28 上海交通大学 数值反应堆中子学的变分节块非线性加速方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111414722B (zh) 一种核反应堆堆芯物理与热工耦合的模拟方法
CN107145731B (zh) 一种高保真时空中子动力学计算的加速方法
CN115691708B (zh) 压水堆crud轴向线性截面变化的中子学模拟方法
CN105653869A (zh) 一种超临界水堆堆芯三维瞬态性能分析方法
CN116340709A (zh) 一种六角形组件压水堆堆芯稳态中子扩散计算方法
CN109948202B (zh) 基于线化矩阵混合求解模式的高阶cfd隐式时间推进方法
CN112906272B (zh) 一种反应堆稳态物理热工全耦合精细数值模拟方法及系统
CN108197353A (zh) 一种基于ansys的apdl语言的固体火箭发动机工装设计方法
CN108520105B (zh) 一种基于fpga的有源配电网多速率实时仿真方法
CN107423542B (zh) 一种适用于逐棒计算的非均匀泄漏修正方法
CN117473655B (zh) 基于边坍缩网格优化的飞行器仿真驱动设计方法和装置
Moon et al. Acceleration of the analytic function expansion nodal method by two-factor two-node nonlinear iteration
Fiorina et al. Creation of an OpenFOAM fuel performance class based on FRED and integration into the GeN-foam multi-physics code
CN113326648B (zh) 考虑环境效应的栅元均匀化常数计算方法、系统及终端
CN116198148A (zh) 一种热压罐成型框架式模具型面的反变形补偿方法
CN112989595B (zh) 一种压水堆堆芯瞬态精细功率重构方法
CN115358039A (zh) 用于复杂堆型堆芯确定的变分节块处理方法、系统及介质
CN108073776B (zh) 复杂河网干支流交汇口网格绘制及江心洲网格处理方法
CN113704996A (zh) 一种基于轴向通量展开准三维输运计算方法及系统
Geuzaine et al. Multilevel Newton-Krylov algorithms for computing compressible flows on unstructured meshes
CN113887097B (zh) 一种基于反距离加权插值的核热强耦合方法
CN115130363B (zh) 一种蒙特卡罗粒子输运程序模型自动精细化方法
CN119227404A (zh) 一种面向液态金属快堆的快速燃料管理模型及其构建方法及其应用
CN115221813A (zh) 一种核-热-力跨维度耦合方法
Kim et al. Super-efficient 3D Pin-wise Reactor Core Analysis by the HCMFD Algorithm

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination