[发明专利]一种基于区域分解并行的广义粗网有限差分加速方法

说明书

本发明公开了一种基于区域分解并行的广义粗网有限差分加速方法，包括以下步骤：S1、根据网格文件中的几何离散信息构建堆芯几何对象和子区域几何对象；根据堆芯几何对象构建两级网格结构将各个独立的细网格以堆芯的特定参数为合并规则合并为粗网格；构建细网格与粗网格的集合映射关系；S2、根据堆芯几何对象将长特征线按子区域截断，对截断后的特征线进行细网追踪，生成用于输运扫描的特征线段信息；S3、根据长特征线区域分解追踪信息来确定每个子区域内的粗网格相邻情况以及子区域之间的粗网格相邻情况；S4、基于MOC源迭代求解获取细网格通量，引入GCMFD加速。本发明解决了现有广义粗网有限差分方法不能适用于大规模堆芯计算的问题。

技术领域

本发明涉及核反应堆堆芯设计和反应堆物理数值计算领域，具体涉及一种基于区域分解并行的广义粗网有限差分加速方法。

背景技术

近些年来，2D/1D耦合方法已成为全堆芯高保真精细化中子学计算的主流方法之一，该方法的关键在于径向二维特征线法(Method of Characteristic，MOC)计算。MOC方法兼具计算精度高、几何适应性好、能够精确处理各向异性散射、可并行维度多等优点，然而，MOC方法的扫描求解过程全堆耦合较弱，收敛速度较慢，需采取有效的加速方法。

国内外学者针对输运加速方法开展了大量研究。基于低阶加速高阶、粗网加速细网、扩散加速输运、少群加速多群等基本思想，加速方法主要可以分为两类，即基于线性修正的综合加速法和基于非线性修正的再平衡方法。前者包括了双重球谐函数展开综合加速、输运综合加速方法、代数压缩加速方法等，而后者则包括了粗网再平衡方法、广义粗网再平衡方法、粗网有限差分法、广义粗网有限差分法、角度相关的再平衡加速方法、自碰撞再平衡加速方法等。在上述各种加速方法中，粗网有限差分方法(Coarse Mesh FiniteDifference,CMFD)既耦合了空间网格又耦合了能群间的效应，加速效果较好，并且也能适应大规模的并行计算(例如空间区域分解并行)，目前被广泛应用于大部分堆芯二维MOC计算。然而CMFD方法只能基于规则粗网格，在一定程度上限制了MOC任意几何适应性。

有学者在CMFD方法的基础上提出了广义粗网有限差分(Generalized CoarseMesh Finite Difference，GCMFD)方法。该方法能够利用不规则的粗网格进行粗网加速计算，具有较强的几何适应性，最适合用于复杂几何MOC求解的收敛加速，但该方法在以往的应用中并未实现大规模并行计算，受限于全套几何信息的计算量和存储量，求解适用规模较小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于区域分解并行的广义粗网有限差分加速方法，解决现有广义粗网有限差分方法不能适用于大规模堆芯计算的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于区域分解并行的广义粗网有限差分加速方法，包括以下步骤：

S1、构建网格结构：

S11、根据网格文件中的几何离散信息构建堆芯几何对象和子区域几何对象；

S12、基于堆芯几何对象构建网格结构，所述网格结构包括第一级网格和第二级网格，第一级网格由若干第二级网格构成，第二级网格由若干细网格构成，将各个独立的细网格以堆芯的特定参数为合并规则合并为粗网格，每个子区域包括多个粗网格；

S13、在第一级网格内根据堆芯几何对象建立求解区域，所述堆芯几何对象的边界置于求解区域内，所述求解区域为规则的矩形结构；在各子区域内构建细网格与粗网格的集合映射关系；

S2、布置长特征线：根据堆芯几何对象将长特征线按子区域截断，根据子区域几何对象对截断后的特征线进行细网追踪，生成用于堆芯中子输运扫描的特征线段信息；

S3、根据长特征线区域分解追踪信息来确定每个子区域内的粗网格相邻情况以及子区域之间的粗网格相邻情况；