当前课程知识点:2014年清华大学研究生学位论文答辩(一) > 第3周 工物系、自动化系、建筑学院 > 吴文斌《基于并行技术的2D/1D耦合三维全堆输运方法研究》 > 论文摘要
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基于并行技术的2D/1D耦合三维全堆输运方法研究
博士研究生:吴文斌
指导教师:王侃 教授
副指导教师:李庆 研高
所属院系:工程物理系
传统的堆芯分析方法基于广义等效均匀化和粗网节块法,理论上近似较多,难以胜任复杂堆芯的设计需求。随着硬件技术的发展,摒弃均匀化理论,“一步法”直接全堆输运计算日益成为研究热点。本文基于大规模并行计算,研究2D/1D耦合的三维全堆输运计算。主要研究内容有:
首先,研究了基于模块化射线追踪的矩阵MOC方法。模块化技术显著降低了几何信息的存储需求;在模块化技术基础上,通过合理布置特征线处理对称模块,提出了计算对称堆芯的方法。深入挖掘矩阵MOC方法系数矩阵的数值特性,减少了构造系数矩阵的计算量,显著降低了存储需求,提高了矩阵MOC方程的求解效率。
其次,基于矩阵MOC方法及其数值特性,研究了多群耦合GMRES算法。相较传统的Gauss-Seidel迭代,多群耦合GMRES算法能够更高效地处理上散射。结合多群耦合GMRES算法,研究了Wielandt迭代和IRAM算法替代传统的幂迭代法求解临界特征值问题,取得了更高的收敛效率。
再次,研究了空间区域分解并行的二维矩阵MOC方法及CMFD加速方法。为加速内边界角通量的迭代过程,基于PETSc并行数值库,提出了求解区域分解矩阵MOC方程组的多区域耦合PGMRES算法。采用CMFD技术对区域分解的矩阵MOC方法进行加速,取得了良好的加速效果。
最后,研究了基于并行技术的2D/1D耦合三维全堆输运计算方法。在三维CMFD框架下,径向采用区域分解并行的矩阵MOC,轴向采用扩散有限差分,实现了2D/1D耦合的三维全堆输运计算。综合利用2D/1D耦合方法径向和轴向的并行度,基于MPI实现了大规模的并行计算。
根据上述研究内容,开发了2D/1D耦合三维全堆输运计算程序Tiger-3D。该程序径向上基于空间区域分解的矩阵MOC程序Tiger-2D,轴向上各平板独立求解,实现了大规模的并行计算。数值检验表明,Tiger-3D程序具有良好的计算精度、较高的计算效率和较强的并行可扩展性,具备较强的工程实用性。
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