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核反应堆堆芯物理模拟耦合算法评估。 (英语) Zbl 1349.82087号

总结:本文评估了应用于轻水堆堆芯模拟的多物理耦合算法的性能。模拟将中子输运方程的特征值形式与热传导和子通道流动方程相耦合。我们比较了Picard迭代(块Gauss-Seidel)和Anderson加速以及预处理无Jacobian Newton-Krylov(JFNK)的多个变体。在一系列能量群结构和核心功率水平上评估了这些方法的性能。开发了一种新的基于物理的雅可比矢量积近似方法,以减轻昂贵的在线横截面处理步骤的影响。在核燃料组件的三维模型上,对JFNK和Anderson加速度相对于标准Picard迭代的效率进行了数值模拟。考虑了临界(k)-特征值)和临界硼搜索问题。

MSC公司:

82C80码 时间相关统计力学的数值方法(MSC2010)
65平方米 含偏微分方程初值和初边值问题离散方程的数值解
82天75 核反应堆理论;中子输运
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参考文献:

[1] 刘,X。;Cheng,X.,新SCWR燃料组件的热工水力和中子物理特性,Ann.Nucl。能源,36,28-36(2009)
[2] 蒙蒂,L。;Schulenberg,T.,《HPWLR 3通道堆芯分析的耦合ERANOS/TRACE系统》,(数学、计算方法和反应堆物理国际会议,数学、计算方式和反应堆物理学国际会议,纽约萨拉托加斯普林斯(2009))
[3] Yan,J.,西屋压水堆燃料组件与格栅垫片的耦合计算流体动力学和MOC中子模拟,(第14届核反应堆热工水力学国际专题会议,第14届核电反应堆热工水力国际专题会议(2011年),安大略省多伦多)
[4] Palmtag,S.,《与VERA耦合的单组件解决方案》(问题6)(2013年),LWR高级模拟联合会,技术代表CASL-U-2013-0150-000
[5] Palmtag,S.,使用VERA(2013)对全堆芯问题的中子学与热工水力学耦合的演示,LWR高级模拟联合会,技术代表CASL-U-2013-0196-000
[6] Kochunas,B。;Jabaay,D。;柯林斯,B。;Downar,T.,《利用COBRA-TF/MPACT对全堆芯问题的中子学与热工水力学耦合的演示》(2014),LWR高级模拟联合会,技术代表CASL-U-2014-0051-000
[7] Chauliac,C.,NURESIM-欧洲核反应堆安全模拟平台:多尺度和多物理计算、灵敏度和不确定性分析,Nucl。工程设计。,241, 9, 3416-3426 (2011)
[8] Kelley,C.T.,线性和非线性方程的迭代方法,应用数学前沿,第16卷(1995年),SIAM:SIAM费城,PA·Zbl 0832.65046号
[9] Knoll,D。;Keyes,D.,《无Jacobian牛顿-克利洛夫方法:方法和应用调查》,J.Compute。物理。,193, 357-397 (2004) ·Zbl 1036.65045号
[10] Mahadevan,V.S.,耦合非线性多物理模拟的高分辨率数值方法及其在反应堆分析中的应用(2010年),德克萨斯农工大学博士论文
[11] Knoll,J。;帕克,H。;Newman,C.,使用无雅可比牛顿-克利洛夫方法加速特征值/临界性计算,Nucl。科学。工程,167,2,133-140(2011)
[12] 吉尔,D。;Azmy,Y.,中子扩散理论中求解(k)-本征值问题的牛顿方法,Nucl。科学。工程,167,2,141-153(2011)
[13] Kastanya,D.Y.F。;Turinsky,P.J.,在FORMOSA-B沸水反应堆核心模拟器代码中开发和实现Newton-BICGSTAB迭代解算器,Nucl。科学。工程师,150,56-71(2005)
[14] Ragusa,J.C。;Mahadevan,V.S.,《耦合中子学-热工水力反应堆分析的一致和准确方案》,Nucl。工程设计。,239, 3, 566-579 (2009)
[15] 帕克,H。;Knoll,D.A。;D.R.加斯顿。;Martineau,R.C.,《球床反应器的紧密耦合多物理算法》,Nucl。科学。工程,166,2,118-133(2010)
[16] Pounders,J.M。;Ingram,R.,《温度反馈稳态中子扩散中的自然平衡》,(核科学与工程应用数学和计算方法国际会议,核科学和工程应用数学与计算方法国际大会,太阳谷,ID(2013))
[17] Gaston,D.R.,《全堆芯核反应堆模拟的基于物理的多尺度耦合》,Ann.Nucl。能源,84,45-54(2015)
[18] Hansel,J.E。;Ragusa,J.C。;Allu,S。;Berrill,M.A。;Clarno,K.T.,单相子通道方程基于物理的预处理分析,(核科学与工程应用数学和计算方法国际会议,核科学和工程应用数学与计算方法国际大会,M&C 2013(2013))
[19] 查德威克,M。;赫尔曼,M。;Oblozinsky,P。;邓恩,M。;Danon,Y。;卡勒,A。;史密斯,D。;Pritychenko,B。;阿巴纳斯,G。;Arcilla,R。;布鲁尔,R。;D.布朗。;卡波特,R。;卡尔森,A.,ENDF/B-VI.1科学技术核数据:横截面,协方差,裂变产物产量和衰变数据,Nucl。数据表,112,12,2887-2996(2011)
[20] 刘易斯,E.E。;Miller,W.F.,《中子输运计算方法》(1993),美国核学会:美国核学会,美国伊利诺伊州拉格兰奇公园·Zbl 0594.65096号
[21] 里尔登,B。;列斐伏尔,R。;Lefebvre,J。;克拉诺,K。;威廉姆斯,M。;Petrie,L。;Mertyurek,U.,SCALE 6.2中的现代化增强,(PHYSOR 2014-反应堆物理对可持续未来的作用。PHYSOR 2014-反应堆物理对于可持续未来的角色,日本京都(2014))
[22] SCALE:核安全分析和设计的综合建模和仿真套件(2011年),橡树岭国家实验室:橡树岭国立实验室橡树岭,田纳西州,技术代表ORNL/TM-2005/39,6.1版
[23] Vondy,D.R。;Fowler,T.B。;坎宁安风险公司,G.W.,《应用有限差分扩散理论近似求解中子输运的多群中子学问题的代码块》(1977年),橡树岭国家实验室,技术代表ORNL-5062/R1,第二版
[24] Dall’Osso,A.,《临界参数测定中的中子平衡方法》,Ann.Nucl。能源,35,9,1686-1694(2008)
[25] Anderson,D.G.,非线性积分方程的迭代程序,J.Assoc.Compute。机器。,12, 547-560 (1965) ·Zbl 0149.11503号
[26] 方,H。;Saad,Y.,非线性加速度的两类多斜面方法,Numer。线性代数应用。,16, 197-221 (2009) ·Zbl 1224.65134号
[27] 洛特,P.A。;Walker,H.F。;伍德沃德,C.S。;Yang,U.M.,与可变饱和流相关的非线性系统的加速Picard方法,Adv.Water Resour。,38, 92-101 (2012)
[28] Calef,M.T。;Fichtl,E.D。;Warsa,J.S。;伯恩特,M。;Carlson,N.N.,应用于(k)-特征值问题离散坐标公式的非线性Krylov加速度,J.Compute。物理。,238188-209(2013年)·Zbl 1286.65048号
[29] Walker,H.F。;Ni,P.,Anderson定点迭代加速度,SIAM J.Numer。分析。,49, 4, 1715-1735 (2011) ·Zbl 1254.65067号
[30] 托斯,A。;Kelley,C.T.,安德森加速度收敛分析,SIAM J.Numer。分析。,53, 2, 805-819 (2015) ·Zbl 1312.65083号
[31] Dembo,R.S。;艾森斯塔特,S.C。;Steihaug,T.,不精确牛顿方法,SIAM J.Numer。分析。,19, 2, 400-408 (1982) ·Zbl 0478.65030号
[32] Brown,P.N。;Saad,Y.,非线性方程组的混合Krylov方法,SIAM J.Sci。统计计算。,11, 450-481 (1990) ·Zbl 0708.65049号
[33] 弗朗西斯科尼,F。;戈弗雷,A。;库列萨,J。;Oelrich,R.,西屋VERA试验台-AP1000压水堆零功率物理试验模拟(2014),轻水堆高级模拟联合会,技术代表CASL-U-2014-0012-001
[34] Brown,P.N。;Woodward,C.S.,《利用物质能量转移实现全隐式辐射扩散的预处理策略》,SIAM J.Sci。计算。,499-516 (2001) ·Zbl 0992.65102号
[35] Brown,P.N。;Walker,H.F。;瓦西克,R。;Woodward,C.S.,《关于在无矩阵Newton-Krylov方法中使用近似有限差分》,SIAM J.Numer。分析。,46, 4, 1892-1922 (2008) ·Zbl 1183.65052号
[36] Tonks,M。;D.加斯顿。;Permann,C。;Millett,P。;Hansen,G。;Wolf,D.,中尺度知情核燃料性能代码的耦合方法,Nucl。工程设计。,240, 10, 2877-2883 (2010)
[37] Duderstadt,J.J。;Hamilton,L.J.,《核反应堆分析》(1976),John Wiley&Sons
[38] Larsen,E.W。;莫雷尔,J.E。;McGhee,J.M.,多群P1的渐近推导和各向异性散射的简化PN方程,Nucl。科学。工程,123,328-342(1996)
[39] Brantley,P.S。;Larsen,E.W.,简化P3近似,Nucl。科学。工程,134,1-21(2000)
[40] Larsen,E.W。;Thömmes,G。;Klar,A。;Götz,T.,辐射传热方程的简化PN近似和应用,J.Compute。物理。,183, 2, 652-675 (2002) ·兹比尔1016.65105
[41] 埃文斯,T。;斯塔福德,A。;Slaybaugh,R。;Clarno,K.,DENOVO:新的三维平行离散坐标代码,新墨西哥州SCALE。技术。,171, 171-200 (2010)
[42] Clarno,K.T.,AMP(先进多物理)核燃料性能规范,Nucl。工程设计。,252, 1, 108-120 (2012)
[43] 菲利普,B。;Berrill,M.A。;Allu,S。;汉密尔顿,S.P。;Sampath,R.S。;Clarno,K.T。;Dilts,G.,《应用于核燃料引脚非线性热传输问题的并行多域求解方法》,J.Compute。物理。,286143-171(2015年)·Zbl 1351.80013号
[44] Phillippe,A.M。;Clarno,K.T。;Banfield,J.E。;Ott,L.J。;菲利普,B。;Berrill,M.A。;Sampath,R.S。;Allu,S。;Hamilton,S.P.,基于IFA-432实验的UO2燃料针式传热验证研究,Nucl。科学。工程,177,3,275-290(2014)
[45] Phillippe,A.M。;Clarno,K.T。;班菲尔德,J.E。;Ott,L.J。;菲利普,B。;Berrill,M.A。;Sampath,R.S。;Allu,S。;Hamilton,S.P.,基于IFA-597实验的MOX燃料针式传热验证研究,Nucl。科学。工程,178172-185(2014)
[46] 汉密尔顿,S。;克拉诺,K。;贝里尔,M。;埃文斯,T。;戴维森,G。;列斐伏尔,R。;Sampath,R.,《用于LWR分析的多物理模拟》(核科学与工程应用数学和计算方法国际会议,核科学和工程应用数学与计算方法国际大会,太阳谷,ID(2013))
[47] Hamilton,S.,(k)-特征值问题的数值解(2011),埃默里大学:埃默里亚特兰大大学,佐治亚州,博士论文
[48] 汉密尔顿,S。;Benzi,M.,(k)-特征值问题的Davidson方法,Trans。美国编号。Soc.,105,432-434(2011)
[49] 汉密尔顿,S.P。;Evans,T.M.,简化方程的有效解,J.Compute。物理。,285, 155-170 (2015) ·Zbl 1351.82123号
[50] 吉,M。;西弗特,C。;胡,J。;杜米纳罗,R。;Sala,M.,ML 5.0平滑聚合用户指南(2006),Sandia National Laboratories,技术代表SAND2006-2649
[51] 艾森斯塔特,S.C。;Walker,H.F.,全球收敛的不精确牛顿方法,SIAM J.Optim。,4, 2, 393-422 (1994) ·Zbl 0814.65049号
[52] Pawlowski,R.P。;沙迪德,J.N。;Simonis,J.P。;Walker,H.F.,Newton-Krylov方法的全球化技术及其在Navier-Stokes方程完全耦合解中的应用,SIAM Rev.,48,4,700-721(2006)·兹比尔1110.65039
[53] 托斯,A。;凯利,C。;Slattery,S。;汉密尔顿,S。;克拉诺,K。;Pawlowski,R.,《简化中子学/热工水力学系统上的安德森加速度分析》,(数学与计算联合国际会议(M&C),核应用中的超级计算(SNA)和蒙特卡罗(MC)方法。数学与计算(M&C)、核应用超级计算(SNA)和蒙特卡罗(MC)方法联合国际会议,田纳西州纳什维尔(2015))
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