[发明专利]一种基于等位面的聚变反应堆中子输运计算中的样条面处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于等位面的聚变反应堆中子输运计算中的样条面处理方法，应用于聚变反应堆的中子输运计算工作中。

背景技术

在聚变反应堆或装置的设计阶段，需要进行中子学分析，其中的关键步骤是进行中子输运计算。目前已经有了成熟的基于CAD模型的将CAD模型转换为中子输运模型的技术手段，但是在复杂的聚变反应堆装置的CAD模型中可能包含有样条面这类高阶曲面，这些曲面是无法直接用于生成中子输运模型的。在进行中子输运模型创建前，需要通过一定的步骤处理样条曲面，使用低阶曲面去拟合样条曲面，条面的简化是基于CAD的中子输运计算建模的重要步骤。

中子输运计算需要生成的模型无缝隙且不能有干涉，这对于样条面处理是是一个挑战。现有技术是分别对各个实体上的样条面进行简化处理，这样不考虑CAD模型中实体间的面关系，极易在生成的中子输运计算模型中形成空隙或者干涉，就有可能造成中子输运计算的失败。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提出一种基于等位面的聚变反应堆中子输运计算建模中的样条面处理方法，该方法能够实现计算机自动处理，在保证不产生缝隙和干涉的情况下保持模型处理的高效性，能够满足聚变反应堆的中子输运计算建模需求。

本发明技术解决方案：一种基于等位面的聚变反应堆中子输运模型中的样条面处理方法。在这样的问题中，聚变堆模型中存在过于靠近的样条面，需要将这些样条面简化为同一个面，然后提供给中子输运模型建模软件进行建模形成中子输运计算模型。如图1所示。

本发明方法分为6个步骤。

(1)如图2所示，Fa和Fb是几何体S1和S2相邻的两个样条面，在样条面上根据曲率选取若干顶点，连接顶点形成平面片，连接平面片形成图2虚线所示的初始F1和F2。F1和F2与样条面边界相连，保证面的封闭性；

(2)如图3所示，向S1内移动F1，直到F1全部在Fa的远离S2的一侧且F1与Fa或Fb不相交。同样移动F2到远离S1的一侧且使F2与Fb不相交。F1，F2与两个实体的面围成了过渡区域T，S1和S2过渡区域以外的区域为实体的剩余部分S1_left和S2_left；

(3)如图4所示，在F1，F2的包围盒中，选取到两个样条面距离一致的点(如果选择的点到两样条面的距离超过限制，表示该点不在样条面相邻区域，舍弃该点)，采用1发明内容1中类似方法，使用这些点构造成一个由面片构成的面壳,称为等位面；

(4)如图5所示，使用等位面与F1和F2构造非结构网格：使用面片顶点构造不规则四面体，这些非结构网格以等位面为中间部分一分为二，形成两个部分T1和T2；

(5)如图6所示，将T1与S1_left合并，将T2与S2_left合并，形成最终的简化结果，至此，相邻的实体上的样条面就简化为了构成等位面的平面，完成了简化过程；

(6)重复上述步骤直到所有样条面均被处理，使用中子输运程序的格式描述平面以及其他非样条面的面，输出中子输运程序的输入模型。

本发明与现有技术相比的优点在于：以往的简化方法是单独将各实体上的样条面进行简化，自动简化为面片模型或者手工简化为更加拟合样条面的二次曲面模型。其中自动建模面片模型会造成简化后的实体干涉的问题，中子输运计算对于计算几何要求不能有空隙和干涉，这样简化得到的模型无法满足中子输运计算的要求。其中手工简化样条面为二次曲面模型会耗费大量的手工工作，会大大降低模型预处理的速度。

附图说明

图1为本发明方法实现流程图；

图2为两个待简化实体；

图3样条面Fa和Fb简化后移动成为F1和F2的过程示意图；

图4寻找等位点形成等位面；

图5等位面与F1和F2形成非结构网格分割过渡区域；

图6最终简化结果。

具体实施方式

为了基于实际CAD模型建立物理计算模型，需要解决实际CAD模型中存在的相邻样条面的简化问题。简化的结果不能包含干涉、空隙等内容。为此，需要经过如下的步骤对CAD实体间相邻的样条面进行简化。

1.假设Fa和Fb是几何体S1和S2相邻的两个样条面，设样条面的参数方程组如下：