基于有限體積法的高效偶階離散縱標法研究.pdf

1、在反應堆設計階段和運行階段，堆芯物理計算的精度和效率會極大地影響反應堆的安全性。隨著堆型的發(fā)展，堆芯非均勻性越來越強，基于輸運理論的高精度的堆芯計算方法受到廣泛關注。離散縱標法是應用最廣泛的一種確定論輸運計算方法，但是在進行大規(guī)模工程計算時面臨著計算存儲和效率方面的難題。偶階離散縱標方程是傳統(tǒng)離散縱標方程的二階自共軛形式，能將需求解的角度空間減少為原來的一半。高效偶階離散縱標法(HEPSN)是偶階離散縱標法的一種簡化方法，在保證計算精度

2、的同時，具有計算存儲和計算效率上的優(yōu)勢。對HEPSN方法的進一步研究具有工程意義。
　　本課題在空間變量處理和并行加速求解方面對HEPSN方法進行了優(yōu)化改善，以提高該方法的工程應用前景。由于HEPSN方程是具備橢圓特性的二階偏微分方程。本文采用在二階方程中應用廣泛且適用于橢圓方程的有限體積法。詳細推導了基于各向同性散射的三維有限體積法HEPSN，并對其邊界條件處理進行了充分論證說明。有限體積法物理意義明確，其引入能夠提高HEPSN

3、的計算精度。另一方面，采用并行方法進一步提高計算效率，對并行策略進行了研究與測試，包括基于角度分解和空間分解的并行方法，使HEPSN更加適用于大規(guī)模堆芯計算。
　　本文選擇TAKEDA基準題測試HEPSN的臨界計算能力，其包含三種不同堆芯模型，分別代表小型快中子增殖反應堆、軸向不均勻快中子增殖堆和小型輕水堆堆芯。有效增殖因數和區(qū)域平均中子通量密度的數值計算結果表明，HEPSN方法的計算精度介于一階SN方法和擴散方法之間，其計算效率