面向协方差矩阵抽样的快堆不确定性分析方法研究

基于传统统计学抽样的不确定性分析方法由于算法简单、程序容易实现及同时考虑高阶效应受到国内外广泛关注,但上述方法通常需要大量样本才能保证响应量计算精度。研究发现,产生以上现象的原因是抽样样本质量不高。通过改进抽样方法,面向协方差矩阵抽样时小样本量可以保证较高的计算精度。文中首先从理论上证明了面向协方差矩阵抽样方法的可行性,用简单测试题对其进行验证。在此基础上,使用自主开发的快能谱反应堆敏感性和不确定性分析程序SUFR,选取国际快堆基准装置ZPR-6/7,计算多个核素不同反应类型的核截面引起的有效增殖因子（k_eff）的不确定度,并与使用确定论方法计算的不确定度进行对比。结果表明,使用面向协方差矩阵抽样的情况下,样本量为50时,2种方法计算的不确定度偏差均低于1.3%。由此说明,面向协方差矩阵抽样方法可以很好地解决传统抽样方法计算不确定度时存在的问题,且SUFR程序面向协方差矩阵抽样功能的开发是正确的,该方法是对传统抽样方法的进一步发展。      

CPU-GPU混合计算构架在岩土工程有限元分析中的应用

计算机技术的快速发展促进了岩土工程数值模拟技术的进步和有限元仿真技术的应用。对于三维有限元建模,有限元离散所获得的线性方程系统规 模较大,这些线性方程系统的求解通常支配着整个有限元计算的时间。为了提高有限元求解的效率,需要采用先进的基础迭代算法和高性能计算构架。使用 性价比较高的GPU计算硬件对目前流行的预处理Krylov子空间迭代法进行了加速,重点研究了GPU对Krylov子空间迭代过程中矩阵矢量乘积的加速效果。由于 预处理迭代方法的计算性能依赖于计算构架,采用数值算例对几种流行的预处理迭代方法在不同计算构架下的计算性能进行了评测,对在不同计算构架下采 用何种预处理迭代方法给出了相应的建议。     

各向异性散射截面对快堆敏感性系数计算影响研究

快能谱反应堆由于中子能量较高,中子各向异性散射会对计算结果有重要影响。本文在计算弹性散射和非弹性散射截面敏感性系数时,研究了高阶散射截面扰动对弹性散射和非弹性散射截面敏感性系数计算的影响。从理论上分析了隐式敏感性产生的原因和相关近似条件,采用直接扰动方法计算了ZPR-6/7快能谱反应堆主要核素的主要反应道的敏感性系数。研究结果表明,对于ZPR-6/7快能谱反应堆,不扰动238U高阶散射截面,总的弹性散射截面的敏感性系数比考虑高阶散射截面时的敏感性系数高44.3%,不考虑56Fe高阶非弹性散射截面的扰动,会造成非弹性散射截面敏感性系数偏高28.9%,而对其他核素的弹性散射和非弹性散射的敏感性系数影响较小。考虑到高阶散射截面后,自主开发的程序SUFR计算的总的敏感性系数结果与国际同类程序ERANOS和MCNP的计算结果吻合很好,最大偏差不超过3.22%,同时238U的弹性散射反应道和56Fe的非弹性散射反应道对有效增殖因子不确定度分析的精度也有了很大提高。因此,快堆敏感性系数计算需要考虑高阶散射截面影响,同时敏感性和不确定度分析程序SUFR开发正确,针对于快能谱反应堆进行敏感性系数的技术路线可行,计算精度同国际同类程序的计算精度相当。      

超级均匀化方法在压水堆堆芯Pin-by-pin计算中的应用与研究

在压水堆堆芯Pin-by-pin计算中，采用超级均匀化（SPH）方法作为均匀化技术，对燃料组件传统SPH因子进行计算，生成了Pin-by-pin等效均匀化参数。针对存在中子泄漏现象的反射层组件，研究了与空间泄漏相关的SPH方法，在保证反应率守恒的基础上，同时保证各栅元各能群的中子泄漏率守恒，解决了存在中子泄漏时SPH因子迭代计算的不收敛问题，生成了反射层组件的等效均匀化参数。基于KAIST基准题，分析了压水堆堆芯Pin-by-pin计算中应用SPH因子的堆芯计算精度。数值结果表明，与传统组件均匀化计算方法相比，应用SPH方法的压水堆堆芯Pin-by-pin计算的计算精度更高。     

细粒土不均匀分布对粗粒土力学特性的影响

为了研究冻融循环条件下细粒土的不均匀分布特性对粗粒土力学特性的影响,对不同冻融循环次数、冻结温度、围压条件下的含有不同细粒土分布的粗粒土进行常规的静三轴剪切试验,研究冻融循环后具有不均匀细粒土分布的试样的最大剪胀位置、应力–应变关系曲线、起始屈服强度、起始屈服应变、静强度、破坏应变变化规律。研究结果表明,在相同的细颗粒与粗颗粒不均匀分布的条件下,试验后试样的最大剪胀位置随着试样上两层中细粒土含量的增加而沿着试样高度上升,随着冻融循环次数的增加,最大剪胀位置的上升速率是不断增加的。细颗粒与粗颗粒不均匀分布的程度越高,尤其是粗颗粒的富集程度越高,试样的脆性越高,试样的应变软化程度越明显。冻融循环次数的增加,降低了粗、细颗粒较均匀分布的3种试样的应力–应变软化程度的差异性,即冻融循环次数的增加可以使粗颗粒和细颗粒的组合结构趋于稳定。在相同的围压条件下,冻融循环次数的增加削弱了因细粒土不均匀分布而导致的起始屈服强度的差异性和静强度的差异性。试样中的粗颗粒和细颗粒分布越不均匀,试样的起始屈服强度和静强度越大。当围压为100 k Pa时,静强度与起始屈服强度的比值随冻融循环次数波动较大,当围压增加到300 k Pa时,比值随冻融循环次数的波动较为平缓。细粒土不均匀分布是起始屈服应变和破坏应变的最显著性影响因素,但是围压对破坏应变的影响程度明显大于围压对起始屈服应变的影响程度。细粒土不均匀分布对破坏应变影响的显著性明显小于它对起始屈服应变影响的显著性。     

Bamboo-Lattice程序多群截面数据库的改进

本文基于ENDF/B-Ⅶ.0核评价数据库，利用核数据加工处理程序NJOY及LATTICE_PRE为Bamboo-Lattice程序研制了一套改进后的多群截面数据库NECL2.0。基于基准题和数值分析的结果表明：采用NECL2.0数据库计算得到的燃料组件的k_inf、裂变率分布、少群均匀化截面与参考解均吻合很好；考虑银铟镉共振对k_inf的计算精度可提高近1000 pcm，与参考解相比最大裂变率相对偏差从-0.97%降低到-0.53%；考虑包壳锆的共振对k_inf的计算精度可提高约60 pcm。     

基于二阶锥规划理论的有限元强度折减法及应用

针对岩土体稳定性问题,常用的方法有极限平衡法和有限元强度折减法等。传统的有限元强度折减法通常需设置很大的最大允许非线性迭代次数(如200或500),计算耗时严重,此外,采用的平衡迭代和应力积分算法可能导致岩土体塑性区计算不够准确,进而影响稳定性分析结果。提出一种二阶锥规划有限元强度折减法,该方法基于Hellinger–Reissner混合变分原理和有限元法,将岩土体弹塑性问题构造成基于有限元框架的二阶锥规划问题,结合强度折减技术来分析岩土体稳定性。将该新方法应用于平面应变岩土体稳定性分析,结果表明:与传统的有限元强度折减法相比,新方法结果可靠,但其计算效率更高,所获得的塑性区更加平滑。