对称性及多群中子扩散方程数值解

在多群中子扩散方程解析解的基础上,利用方程及求解域的对称性建立了新的数值求解中子扩散方程的理论模型.该模型显著的优点是适用于各种对称区域(二维、三维区域)尤其是非正方形区域中子扩散方程的求解,它彻底避免了常规节块法应用于非正方形几何时所出现的奇异性问题,且所得的解在求解域内任意点上均满足扩散方程.以二、三维六角形几何为例建立了数学模型,并用基准问题校核了模型的正确性. 关键词： 中子扩散方程 对称群 数值解 解析     

粘性涡方法在多圆柱绕流数值模拟中的应用

用粘性涡方法求解了涡量速度形式的二维不可压缩Navier—Stokes方程．利用分步方法分别求解无粘的对流运动和粘性扩散，粘性扩散用随机走步方法来处理，利用涡量交换技术来满足无滑移边界条件，同时为进一步减少计算量，在求解对流速度时，采用了多极子展开法加速技术使得计算量由N2的量级减少到NlogN的量级．数值模拟了单圆柱和双圆柱纵向排列的绕流流场．     

三维圆柱几何格林函数节块法中子扩散计算

发展了中子扩散计算三维圆柱几何格林函数节块法。首先通过横向积分将中子扩散方程化为三个互相耦合的一维偏通量方程。对于径向偏通量方程，将径向扩散微分算符分解为平板几何的扩散微分算符和一个修正项之和，将修正项移到方程右端作为修正源项。这样，三个方程都化为平板几何的一维方程莆式，再借助平板几何第二类边界条件格林函数，对主几相应体源作积分，建立偏通量积分方程，对于修正源项，通过分部积分方法将偏通量导数项转化     

中、小雷诺数下围绕渗透出可燃气体的圆柱强迫对流时火焰结构的数值分析

一、前言 气流中的扩散火焰结构的数学分析在理论和实践上都具有一定意义.前人曾提出“折算薄膜”,“边界层燃烧”,“厚交换层”等数学模型来分析中、小雷诺数下强迫对流中单燃料滴的燃烧,并与实验结果进行了对比.本文对围绕渗透出可燃气体的圆柱在强迫对流的空气气流中求解流场,并与扩散方程和能量方程联立,用松弛迭代求解浓度场和温度     

节块内嵌离散纵标(SN)方法的算法研究及程序开发

介绍节块内嵌离散纵标(S_N)方法求解三维堆芯中子输运/扩散方程的算法框架.在基于扩散理论的三维粗网节块展开方法(NEM)的算法体系中,用基于输运理论的径向二维细网节块离散纵标方法(NDOM)的内迭代过程,替代节块展开方法(NEM)内迭代的径向求解过程.该算法充分考虑了核电厂反应堆堆芯的三维结构特点,另一方面,也充分利用了已经成熟的三维粗网节块展开方法(NEM)和二维离散纵标方法(S_N)的研究成果,同时有效避免了利用离散纵标方法(S_N)求解三维中子输运方程所面临的计算内存和计算时间的瓶颈问题.编制开发二维多群节块离散纵标方法(NDOM)模块程序NS_NM和三维多群节块展开方法(NEM)模块程序MGNEM,并以此为基础编制开发节块内嵌S_N方法的模块程序HANWIND;其中,NS_NM为HANWIND求解两维问题的功能模块.针对OECD/NEA-2D C5G7MOX基准问题以及两环路核电厂三维堆芯的数值验算结果表明,节块内嵌S_N方法的算法开发及程序编制有效、切实可行.     

输油管道油流静电带电数值计算

对输油管道内油品流动带电问题的数值计算进行了研究.紊流条件下的电荷输运方程是一个对流占优的对流扩散反应方程,采用算子分裂法,将该方程分解为纯对流方程、纯扩散方程和纯反应方程,分别采用特征线法和差分法求解.算例证明,该方法能准确描述管道内电荷分布,因而提供了一种获取冲流电流的可靠方法.     

全堆芯Pin by Pin中子扩散节块法CMFD加速

采用节块方法中有效的半解析方法求解中子扩散方程，在径向采用pin by pin的计算方式且中子通量基于两阶展开，在轴向采用基于4阶展开中子通量的节块法，并且进行全堆粗网有限差分（CMFD）加速，以达到计算精度与计算效率的平衡.通过IAEA 2D/3D基准问题和自定义3D pin by pin参考问题的数值计算，验证所提出的方法能够达到预期的精度，同时CMFD能够取得很好的加速效果.     

用量纲分析法求解太阳宇宙线扩散对流方程

太阳宇宙线在行星际空间的传播,包括行星际不规则磁场中的扩散和太阳风对流这两种物理过程.应用量纲分析法可以解出现有许多能化为贝塞尔函数的方程,得到与常用分离变量法完全相同的结果.为了求出均匀无限介质中扩散对流方程的解,我们引入反映粒子扩散和对流特征的无量纲参数.在扩散为主导的情况下,解在形式上类似于以对流速度运动的源的扩散,另一对流修正项可按对流参数的幂级数展开,其系数是扩散参数的广义超几何函数组成的级数.这种解的物理概念清楚,适用于讨论中等能量（E_p≥10¹Mev）以上太阳宇宙线上升期特性.     

对流占优扩散问题的高精度直线法

基于常微分方程边值问题的高精度求解器SEVORD对偏微分方程作半离散,提出了求解一维对流扩散方程的高精度直线法,并采用局部一维化方法(LOD)给出了求解二维对流扩散问题的高精度交替方向直线法。     

积分节点迎风偏移的节点积分无单元Galerkin方法

建立求解稳态对流-扩散方程的-种稳定、高效的无单元Galerkin方法.该方法计算积分时采用基于局部Taylor展开的节点积分,并根据对流占优的程度对积分节点进行自适应迎风偏移.与传统的使用稳定化的无单元Galerkin方法相比,该方法是-种不依赖于背景网格积分的纯无网格方法,具有更好的稳定性和较高的计算效率,其程序实施更为简便.     

基于二维广义横向积分综合一维半解析的三维中子扩散节块法

目前, 轻水堆堆芯计算广泛采用基于横向积分技术的中子扩散方程节块展开法, 该方法需要对横向泄漏进行多项式近似而不严格, 而且堆芯设计还需要额外的精细功率重构模块用于获得组件内各栅元的功率分布。本文提出两维广义横向积分方法, 直接采用源展开以及表面流耦合方法, 可以避免上述两个不足。由于反应堆堆芯不均匀性更多发生在径向, 因此采用径向基于广义横向积分方法结合轴向常规节块法的综合方法进行三维中子扩散计算。通过基准问题的数值计算, 验证了该方法对于堆芯扩散计算的正确性和可行性。     

几种先进节块法的偏通量展开技术

比较了节块展开法(NEM)、节块格林函数法(NGFM)和节块傅立叶展开法(NFEM)的偏中子通量展开技术,证明了NFEM的精度高于任何有限阶NEM,而与NGFM相当.     

基于平面通量展开的三维Pin by Pin输运SP3计算

基于Pin by Pin输运SP3计算是下一代反应堆物理计算方法中一个重要的研究方向.节块法一般采用高阶通量和中子源展开以适应较大的节块尺寸,因此对于Pin by Pin计算来说效率偏低.由于反应堆堆芯不均匀性更多发生在径向,本文提出一种径向基于二维平面通量展开结合轴向常规节块法的综合方法进行三维Pin by Pin输...     

基于非线性迭代的压水堆瞬态计算程序开发

采用目前工业上成熟的非线性迭代计算策略,基于两群粗网有限差分方法和多群UNM节块方法,开发了针对压水堆工况的三维瞬态扩散计算程序。UNM方法采用解析基函数作为基函数,通过方程变换解决了解析节块法在临界节块计算不稳定的问题,提高了计算精度。热工计算采用单通道模型和燃料棒一维导热模型,相比目前堆芯在用的经验关系式方法,该模型可以更加准确地计算燃料棒温度分布。采用基于横向积分方程的三节块方法,可以有效减轻控制棒尖齿效应对瞬态计算的影响。为测试程序性能,采用NEACRP等基准算例对程序进行了校验。数值结果表明,开发的程序计算结果正确,适用于压水堆堆芯瞬态过程的模拟。     

A new nodal expansion for classical plasmas

In calculating the equation of state for plasmas we find that diagrammatic expansions for the free energy become unwieldy at high density. At best, many terms must be retained in order to obtain meaningful results. We present a new expansion technique which can be applied to plasmas in the interiors of Jupiter and white dwarf stars. In such cases the older techniques are unsatisfactory because of the size of the ion coupling parameter. Our work yields expansions for which this parameter is supplanted by ion correlation functions, which can be supplied by external computations. In this paper we assume a two-species plasma of classical particles, thereby focusing on combinatorial techniques. The final result is a new nodal expansion in terms of ion correlation functions and an electron coupling parameter.     

Free vibration of two identical circular plates coupled with bounded fluid

This paper examines the hydroelastic vibration of two identical circular plates coupled with a bounded fluid. An analytical method based on the finite Fourier-Bessel series expansion and the Rayleigh-Ritz method is suggested. In the theory, it is assumed that a rigid cylindrical container is filled with the ideal fluid and the two plates are clamped along the container edges. The proposed method is verified by finite element analysis using commercial software with excellent accuracy. Two transverse vibration modes, in-phase and out-of-phase, are observed alternately in the fluid-coupled system when the number of nodal circles increases for the fixed nodal diameter. It is found that the normalized natural frequency of the system monotonically increases with an increase in the number of nodal diameters and circles by virtue of a decrease in relative hydrodynamic mass.     

阶梯圆盘的设计及其声参数计算

由薄圆盘改进而来的阶梯型薄圆盘声波辐射器在空气中有着很好的应用,但由于阶梯的存在,需要根据在节线处位移连续、位移斜率连续、剪切力连续以及弯矩连续,加之其边界条件才能推导出频率方程。多一条节线,则多四个方程。变量多,方程系数复杂,频率方程难解。本文以单节线阶梯圆盘为例,提出了一种数值计算方法,编制了计算程序。计算结果与实验测试值符合较好。更进一步,可计算得到阶梯盘的声场分布、辐射阻抗等声学特性。本文为阶梯圆盘的设计和其声学性能的计算提供了一种方法。      

A new method for true and spurious eigensolutions of arbitrary cavities using the combined Helmholtz exterior integral equation formulation method

Integral equation methods have been widely used to solve interior eigenproblems and exterior acoustic problems (radiation and scattering). It was recently found that the real-part boundary element method (BEM) for the interior problem results in spurious eigensolutions if the singular (UT) or the hypersingular (LM) equation is used alone. The real-part BEM results in spurious solutions for interior problems in a similar way that the singular integral equation (UT method) results in fictitious solutions for the exterior problem. To solve this problem, a Combined Helmholtz Exterior integral Equation Formulation method (CHEEF) is proposed. Based on the CHEEF method, the spurious solutions can be filtered out if additional constraints from the exterior points are chosen carefully. Finally, two examples for the eigensolutions of circular and rectangular cavities are considered. The optimum numbers and proper positions for selecting the points in the exterior domain are analytically studied. Also, numerical experiments were designed to verify the analytical results. It is worth pointing out that the nodal line of radiation mode of a circle can be rotated due to symmetry, while the nodal line of the rectangular is on a fixed position.