[发明专利]一种基于模块化特征线求解任意CSG几何体体积的方法

说明书

本发明公开了一种基于模块化特征线求解任意CSG几何体体积的方法，根据产生的特征线，计算扫过目标CSG几何体的所有特征线段所表示的立方长条之和，并对不同特征线方向所得的结果取平均值；数值结果表明，基于特征线计算任意CSG几何体体积的方法不仅实现了复杂几何体积的计算功能，并且相对于传统的蒙特卡罗方法计算体积，提高了计算精度和计算效率。

技术领域

本发明涉及核反应堆堆芯设计和安全领域，具体涉及一种基于模块化特征线求解任意CSG几何体体积的方法。

背景技术

随着核电行业的不断发展，各种新式堆型蓬勃发展，核反应堆的设计中不仅限于传统的圆柱几何，出现了越来越多的复杂的几何，如六角形堆型，球床堆等。构建新型堆芯的几何对核反应堆传统的几何建模方式是一种巨大的挑战。构造实体几何(CSG)因其强大的构建复杂几何的能力，越来越多的应用于新式堆型的几何建模。但复杂几何体体积的计算依然是一个难点，传统的蒙特卡罗思想计算复杂几何体积的方法，计算效率低，计算结果稳定性差。

特征线方法是求解中子输运方程的一种数值解法，最早由前苏联学者Vladimirov提出，因其强大的几何处理能力，逐渐被利用到复杂几何的输运计算中。

基于特征线计算任意CSG几何体体积的方法，利用特征线方法已产生的特征线，计算目标CSG几何体内的特征线段，并计算其所代表的立方长条之和，不仅实现了复杂几何体积的计算功能，并且与传统的蒙特卡罗方法计算体积相比，提高了计算精度和计算效率，为进一步的输运计算提供必须的体积参数。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于模块化特征线求解任意CSG几何体体积的方法，解决传统蒙特卡罗思想计算任意CSG几何对象的体积的方法计算效率低，计算稳定性差的问题。基于特征线，可将目标几何划分为若干小长方体，并获得若干小长方体的体积。当特征线的线宽足够小时，任意CSG几何对象的体积可由若干小长方体的体积之和表达；该方法具有高效、稳定的特点。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案予以实施：

一种基于特征线计算任意CSG几何体体积的方法，包括如下步骤：

步骤1：通过CSG方法构建计算目标几何，对计算目标几何划分平源区，并存储目标平源区的基本几何面及平源区的ID；

步骤2：根据计算的目标几何，产生特征线，并存储特征线的起始点P₁和终止点P₂，特征线的数量N及方向

步骤3：根据步骤2获得特征线，计算特征线所求的平源区的面相交产生的焦点，获得所求平源区i内的特征线段，并保存特征线段的长度length及该平源区的ID。

步骤4：根据平源区的ID索引该平源区内的沿某一方向Ω_m的所有特征线段，并计算特征线段所表示的立方长条之和，近似表示平源区i的体积V_i,m。

步骤5：沿不同特征线的方向，重复步骤4，获得沿不同特征线方向计算的平源区i的体积。

步骤6：对上述体积按特征线角度数目求平均值，获得最终的平源区i的体积V_i。

与现有技术相比，本发明有如下突出优点：

考虑到复杂CSG几何体体积计算的效率及精度，传统的蒙特卡罗思想计算的效率低，数值稳定性差，基于特征线计算任意CSG几何体体积的方法，通过目标CSG几何体内的特征线段所表示的立方长条体积之和逼近目标CSG几何体的体积，与传统的蒙特卡罗方法计算体积相比，提高了计算精度和计算效率，为进一步的输运计算提供必须的体积参数。

附图说明

图1是本发明方法流程图。