非结构网格中子输运方程角度相关再平衡加速算法

利用最小二乘有限元离散纵标方法,对一阶中子输运方程进行离散求解,给出了基于非结构网格的角度相关再平衡加速算法及其外推算法.基准问题的计算结果表明,求解问题的计算时间可减少到原来的34%～50%,对强散射问题也同样有效.     

钠冷快堆直流式蒸汽发生器固定网格与滑移网格模型对比分析

根据钠冷快堆核电厂直流式蒸汽发生器(OTSG)的热工水力特性,基于固定网格模型和滑移网格模型编制了OTSG瞬态分析程序OTAC。对美国能源技术工程中心(ETEC)的OTSG停闭实验进行了模拟,并将计算值与实验值作了对比分析。结果发现,两种模型的计算值与实验值吻合较好,其中固定网格模型只有在网格数目足够多时才能避免计算结果的突跳,而滑移网格模型可在较少网格数目下取得很好的计算效果,提高了数值稳定性,避免了计算结果的不连续。     

高能物理网格门户的设计与实现

网格门户是网格技术的一个重要组成部分.文章对高能物理网格门户的设计、功能及其实现作了阐述,该网格门户采用面向服务的思想,通过门户中的基本单元Portlet来访问LCG网格中间件所提供的网格服务,从而为高能物理学家使用高能物理网格所提供的各种资源提供了一个安全方便的统一接口.     

大型九对角线性方程组的MG-SIP算法研究

以圆柱坐标系下导热问题为研究对象,针对计算流体力学中常见的九对角线性方程组,将强隐算法（SIP）和多重网格（MG）方法结合起来,建立新算法。通过编程实现该算法,并通过讨论其运算性质随各相关参数的变化,以及与其他有代表性的算法进行比较,分析这一新算法在求解速度、计算精度等方面的性质。结果表明,该算法在处理高网格密度问题时在求解速度方面具有优势。     

核电厂数字化人-机界面二类任务信息导航调度算法研究

为减轻核电厂数字化人-机界面二类任务信息导航画面配置给操纵员带来的工作负荷,本文提出二类任务信息导航的调度算法以解决导航信息画面的配置。通过建立调度算法的执行流程、数学模型、信息导航特征提取子算法、相同关键字统计子算法,获得了导航信息画面配置的调度算法。仿真实验结果表明,该算法在平均周转时间、算法的正确性方面具有较好的性能,能应用于导航信息画面的智能配置,以减少操纵员人工方式画面配置所产生的开销。     

流-固耦合问题的ALE有限元分析

基于任意Lagrange-Euler描述(ALE),建立了分析流-固耦合问题的预报-更正算法.采用ALE描述下的Galerkin/最小二乘有限元法,完成了对具有运动边界的不可压缩粘性流的数值模拟;并提出基于更新Lagrange列式的伪弹性体法来计算网格运动;通过在耦合界面上对流体和固体分别施加Dirichlet和Neumann边界条件,建立了流-固耦合关系,并数值模拟了流道中与流速垂直的悬臂梁的流-固耦合过程,数值算例的结果验证了本文方法的有效性.     

一种基于ART算法的快速图像重建技术

ART算法是一个不断迭代的图像重建方法,提高该算法的重建速度一直是研究的重要方面。针对ART算法简化权因子重建模型,提出了一种快速网格遍历算法,通过简单的加减法和比较运算,即可确定射束穿过的网格编号。由于权因子在迭代过程中实时计算,节省了大量的存储空间,大大提高了ART算法的重建速度。实验结果表明本文提出的算法非常有效,与传统方法相比,重建速度提高了近10倍。     

反应堆压力容器法兰螺纹应力集中系数分析

采用有限元方法对不同模型、不同单元、不同网格数和不同接触方式下螺纹联接中的力学性能进行分析,得到了不同的理论应力集中系数.结果表明,拉压承载方式下应力集中系数最大,可包络扭转载荷和弯曲载荷;接触方式对应力集中系数影响最大,在绑定接触情况下,网格细化对应力集中系数的影响不大,六面体单元随网格数增加,应力集中系数增大,四面...     

基于最小二乘的线性源特征线方法研究

特征线方法一般采用平源近似来求解,平源近似需要大量较小的网格才能获得精确的结果,从而会消耗较多内存,影响计算效率。相比平源近似,线性源可在网格较少的情况下得到较精确的数值结果。本文提出一种基于最小二乘的线性源特征线方法,并通过计算压水堆栅元及C5G7基准题等算例,对该方法进行了分析。数值结果表明,基于最小二乘的线性源特征线方法能在网格较少的情况下提供稳定、精确的数值结果。     

基于最小二乘的线性源特征线方法研究

特征线方法一般采用平源近似来求解,平源近似需要大量较小的网格才能获得精确的结果,从而会消耗较多内存,影响计算效率。相比平源近似,线性源可在网格较少的情况下得到较精确的数值结果。本文提出一种基于最小二乘的线性源特征线方法,并通过计算压水堆栅元及C5G7基准题等算例,对该方法进行了分析。数值结果表明,基于最小二乘的线性源特征线方法能在网格较少的情况下提供稳定、精确的数值结果。     

Effects of Grid Structures and Dielectric Materials of the Holder in an Inertial Electrostatic Confinement (IEC) Fusion Device

An inertial electrostatic confinement fusion device modeling has been carried out. Finite element method is used in a 3D media in order to identify the potential and electrical fields inside the device. The effects of different materials on the electrostatic features are found. In addition, different geometric arrangements for cathode sphere (i.e. inner grid) are considered for the determination of spatial potential and electrical field. The effects of dielectric materials such as porcelain and polystyrene as the cathode holder have also been explored. It is found that porcelain giving a minimal potential value at the center of inner grid in order to confine ions. Increase in number of vertical rings on the inner grid diminishes the bottom corner of electrical potential, thereby ions are scattered to the entire region of the inner grid, thereby, an optimal shape for the inner grid can be adjusted for a better ion core at the middle of the grid for the confinement.     

泊松克里金算法在核辐射场重构中的应用研究

为验证泊松克里金法在核辐射场重构中的应用效果,本文对泊松克里金算法在辐射场剂量率插值计算中的计算原理进行了研究,结合代理模型对泊松克里金算法进行了求解。通过SuperMC软件建立虚拟辐射场,对泊松克里金算法的参数影响进行了分析,筛选出二次多项式基函数和GAUSS误差相关模型。采用6150AD-b闪烁体探测器对实际放射源进行测量,并利用实测辐射场剂量率数据和福岛周边空间剂量率数据对泊松克里金算法在核辐射场重构中的可行性进行了验证。结果表明：小范围简单辐射场中,样本数据量为网格点数的1/10时,平均相对误差在10%以内;大范围辐射场中,辐射热点区域略有偏移,平均相对误差为141.69%。以上结果表明,该方法在快速、低成本解决未知放射源辐射场的重构问题中有一定的潜力。     

NECP-X的多重并行策略及效率优化

特征线方法在应用于全堆芯三维输运计算时面临着计算时间长、内存需求量大的问题，而大规模并行是最有效的解决办法。我国超级计算机的快速发展使大规模并行计算逐渐成为可能，而如何发展相应的并行算法成为当务之急。本文基于数值反应堆物理计算程序NECP-X研究特征线方法的空间、角度和特征线多重并行策略。为实现高效并行，空间并行采用了区域分解的并行方式；为充分考虑角度并行的负载平衡，采用了“贪婪算法”角度区域分解算法；为节省内存和提高效率，应用并分析了共享式内存并行模式下动态调度的特征线并行方案。数值结果表明，NECP-X中的空间、角度和特征线并行效率较高，可充分利用并行资源，实现大规模并行。     

带MVG和MSMG的5×5全长棒束单相流场和温度行为数值分析

定位格架作为燃料组件的关键部件之一，直接影响到燃料组件的热工性能。本文对带结构格架（MVG）和跨间搅混格架（MSMG）的5×5全长加热棒束单相流场和温度场采用计算流体力学（CFD）程序进行数值分析研究，获得该特征棒束组件出口二次流场以及温度场分布特性。研究表明，定位格架下游流场受定位格架和距离的影响，定位格架上游流场对下游二次流几乎无影响，定位格架导致流体强烈的横向二次流，增强了流体和加热棒之间的换热能力，使得棒束子通道截面流体温度更加均匀。与5×5全长棒束出口子通道温度的实验数据对比分析表明，获得的计算模型可以较好地分析该型棒束组件结构温度场行为。      

NECP-X中角度与特征线并行的研究与实现

特征线方法在应用于全堆芯三维输运计算时面临着计算时间长、内存需求量大的问题，而大规模并行是最有效的解决办法。传统的并行策略是进行空间的区域分解，但当问题的几何规模较小时，其并行度有限，无法充分利用并行资源。本文在高保真物理计算程序NECP-X空间区域分解的基础上研究了角度和特征线的三重并行计算。为实现角度并行的负载平衡，采用了考虑权重的贪婪算法角度并行策略；为节省内存，在共享内存的并行模式下采用动态调度的分配方案实现特征线并行。数值结果表明，NECP-X中的角度和特征线并行效率较高，可在空间区域分解并行的基础上进一步扩大并行规模，提高计算速度。     

激光诱导荧光技术对棒束通道内定位格架搅浑特性研究

基于激光诱导荧光（LIF）技术开展了5×5棒束通道内定位格架搅浑特性的可视化研究。常温常压下，通过示踪染色剂（RhB）浓度分布表征流体微团的搅浑行为，清晰展现染色剂溶液在定位格架作用下的搅浑扩散过程，获取格架下游流场的搅浑信息。采用自验证方法分析验证LIF技术测量的准确性，重构棒束通道内径向与轴向染色剂浓度分布，对比带定位格架与不带定位格架的实验结果，得到定位格架对其下游流场的影响范围及不同棒束子通道所受搅浑程度的差异，并以变异系数量化格架对流场搅浑性能的强弱。实验结果表明：定位格架能快速搅浑流动工质，其搅浑翼片分布形式的差异是造成不同子通道交叉搅浑强弱及各向异性的主要原因。本实验工况（Re＝10 478）下，格架对其下游流场的作用范围约为8倍当量直径(D_h)，流动工质在格架下游5D_h附近所受搅浑最为剧烈。     

Development of a multigrid-type microstrip gas chamber

Conventional microstrip gas chambers (MSGCs) have encountered many difficulties, such as limited gas gain and sparking damages. We propose a new multigrid-type MSGC (M-MSGC) to overcome some of these difficulties. Additional grid strips are inserted between the anode and the cathode in this new type of MSGC. Gaps between these strips are chosen to be as small as 10 μm where one can expect an efficient removal of the surface charge. With the existence of other strips with lower potentials than the anode, the field strength around the neighboring grid to the anode strip is not as high as the conventional small-gap MSGCs. The contribution of the surface streamer to the damage is greatly suppressed because the electric field parallel to the surface is screened by the intermediate grid electrodes. However, additional electrodes also screen all the electric field of the upper part of the substrate, and we cannot observe induced signals from the backside of the substrate. To overcome that difficulty, we propose another signal readout method using a patterning approach. Floating pads are placed close to the cathode strip on the surface of the M-MSGC, and the induced charges are read out via the pads. If the area of the pads is sufficiently large and the positive charges are moving toward the pads, the backside electrodes can sense the induced charge. Collected charges on the pads are leaked through the surface resistance. The backside signal through 2.3-mm-thick glass readout of the position along the cathode strips is successfully confirmed through experimental results     

用于池式快堆系统分析的钠池三维模型开发

由于池式快堆钠池内的热工水力学特性对反应堆的安全运行有重要影响,本文采用基于交错网格的SIMPLE算法开发直角坐标系和柱坐标系下钠池三维计算软件。应用CFX软件进行验证之后,完成了三维流场分析程序与系统分析软件SAC-CFR的耦合,并用耦合后的程序分析日本文殊快堆45%功率稳态运行工况上腔室内的流场分布,初步验证了堆芯上腔三维化的SAC-CFR用于系统分析的有效性,为进一步开发事故模型、非能动余热排出系统模型做准备。     

Plasma grid design for optimized filter field configuration for the NBI test facility ELISE

Maintenance-free RF sources for negative hydrogen ions with moderate extraction areas (100-200 cm²) have been successfully developed in the last years at IPP Garching in the test facilities BATMAN and MANITU. A facility with larger extraction area (1000 cm²), ELISE, is being designed with a “half-size” ITER-like extraction system, pulsed ion acceleration up to 60 kV for 10 s and plasma generation up to 1 h. Due to the large size of the source, the magnetic filter field (FF) cannot be produced solely by permanent magnets. Therefore, an additional magnetic field produced by current flowing through the plasma grid (PG current) is required. The filter field homogeneity and the interaction with the electron suppression magnetic field have been studied in detail by finite element method (FEM) during the ELISE design phase. Significant improvements regarding the field homogeneity have been introduced compared to the ITER reference design. Also, for the same PG current a 50% higher field in front of the grid has been achieved by optimizing the plasma grid geometry. Hollow spaces have been introduced in the plasma grid for a more homogeneous PG current distribution. The introduction of hollow spaces also allows the insertion of permanent magnets in the plasma grid.