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蒙特卡罗方法(简称MC)和离散纵标方法(简称SN)是目前中子学计算领域最为常用的计算方法。MC-SN耦合计算方法充分利用两者优势,解决了大型复杂几何的快速、精确深穿透屏蔽分析问题。然而,由于缺少耦合计算自动建模系统,完全依赖手工描述其几何模型,效率低下,而且容易出错,结果得不到保证,极大限制了MC-SN耦合计算方法的广泛应用。
本文在对粒子输运计算自动建模工作进行广泛深入调研的基础上,开展了耦合输运计算自动建模的研究,利用现代软件架构设计发展了三维MC-SN耦合粒子输运计算自动建模系统(RCAM)。深入研究了基于拓扑属性和扩展属性的几何信息解析算法,提出了几何信息和物理信息统一存取思想,解决了模型信息不直观、混乱的现象,实现了MC-SN耦合计算自动建模;基于CAD技术研究了CAD工程模型与蒙特卡罗粒子输运程序TRIPOLI计算模型之间的双向转换算法,有效解决了复杂几何TRIPOLI计算建模问题,扩充了耦合计算自动建模系统功能;基于空间八叉树技术,发展了新型快速干涉检查算法,提高了检测效率和精度,保证了计算建模质量。
本研究基于组件技术搭建了粒子输运计算统一建模平台,实现了CAD工程模型与多种粒子输运计算模型的相互转化,支持蒙特卡罗粒子输运计算程序(MCNP、TRIPOLI)自动建模、离散纵标计算程序(TORT)自动建模和MC-SN耦合输运计算自动建模功能。不仅提高了建模效率,保证了质量,而且有效的促进了模型数据在CAD、CAE系统与多个粒子输运计算程序之间的共享。为了验证建模系统的正确性和可靠性,本文对三维耦合粒子输运计算自动建模系统进行了综合校验。结果验证了论文在耦合计算自动建模方面研究成果的正确性和实用性。此外,依托此建模平台,首次建立了国际热核聚变实验堆ITER Alite4的TRIPOLI计算模型,并开展了初步分析工作,进一步验证了RCAM系统的有效性和实用性。