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菲利普·鲍比；马克·贝里尔（Mark A.Berrill）。；斯里坎思·阿鲁；史蒂文·汉密尔顿。；Rahul S.桑帕特。；凯文·克拉诺（Kevin T.Clarno）。；加里·迪尔斯（Gary A.Dilts）。

一种应用于核燃料棒非线性热传输问题的并行多域求解方法。 （英语） Zbl 1351.80013号

J.计算。物理。 286, 143-171 (2015).
摘要：本文描述了一种高效且非线性一致的并行求解方法，用于解决核反应堆应用中数百个独立三维物理子域上的耦合非线性热传输问题。在雅可比自由牛顿-克利洛夫方法中，通过利用物理域、单个域上的物理以及它们之间的耦合来进行预处理，可以获得效率。描述了实现这项工作的计算基础设施的细节，即作者开发的开源高级多物理（AMP）包。给出了验证和验证实验的细节，以及弱尺度和强尺度研究中的并行性能分析，证明了该算法的有效性。此外，数值实验表明，所开发的预处理程序与燃料棒中燃料子域的数量无关，这在模拟不同类型的燃料棒时尤为重要。最后，我们通过考虑表面和体积物理之间的耦合问题以及燃料棒中非线性热传输与外部辐射传输代码之间的耦合，证明了耦合方法的威力。

引用于1文件

MSC公司：

80万10 有限元、伽辽金及相关方法在热力学和传热问题中的应用
65N30型 含偏微分方程边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
80A20型 传热传质、热流（MSC2010）

关键词：

不精确牛顿；无雅可比矩阵的牛顿-克利洛夫；Krylov子空间方法；区域分解；预处理；迭代法；并行算法

软件：

PETSc公司；libMesh（库网格）；特里利诺斯；比例6.2；FRAPCON公司；ALCYONE公司；硝基苯砜；德诺沃；维拉；COBRA-TF公司；Cobra-sfs公司；FALCON MOD01公司；放大器
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{B.Philip}等人，J.Compute。物理。286143--171（2015；Zbl 1351.80013）
全文： 内政部 arXiv公司

参考文献：

[2] 伯纳，G.A。；Beyer，C.E。；Davis，K.L。；Lanning，D.D.，FRAPCON-3：氧化物燃料棒高燃耗稳态热机械行为计算的计算机代码（1997），太平洋西北国家实验室，技术代表NUREG/CR-6534
[3] 里昂，W.F。；Jahingir，M.N。；Montgomery，R.O.，燃料分析和许可证代码：FALCON MOD01，第3卷：验证和确认（2004），EPRI:EPRI Palo Alto，CA，技术代表1011309
[4] 纽曼，C。；Hansen，G。；Gaston，D.，《（UO_2）核燃料棒中热力、热量和氧气扩散的三维耦合模拟》，J.Nucl。材料。，392, 1, 6-15 (2009)
[8] Olander，D.，《核反应堆燃料元件的基本方面：问题的解决方案》（1976年），技术信息中心，公共事务办公室，能源研究与发展管理局：技术信息中心公共事务办公室
[9] Phillippe，A.，AMP核燃料性能规范的验证研究（2012），田纳西大学-诺克斯维尔分校，硕士论文
[10] 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，177，275-290（2014）
[11] 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-597实验的MOX燃料针式传热验证研究，Nucl。科学。工程，178172-185（2014）
[12] Knoll，D.A。；Keyes，D.E.，《无雅可比牛顿-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
[13] 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, 400-408 (1982) ·Zbl 0478.65030号
[14] 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, 393-422 (1994) ·Zbl 0814.65049号
[15] Kelley，C.T.，线性和非线性方程的迭代方法（1995），SIAM:SIAM Philadelphia·Zbl 0832.65046号
[16] 佩妮斯，M。；Walker，H.F.，Nitsol：非线性系统的牛顿迭代求解器，SIAM J.Sci。计算。，19, 1, 302-318 (1998) ·Zbl 0916.65049号
[17] 萨阿德，Y。；Schultz，M.，GMRES:求解非对称线性系统的广义最小残差算法，SIAM J.Sci。统计计算。，7, 856-869 (1986) ·Zbl 0599.65018号
[18] McHugh，P。；Knoll，D.，几种Newton-Krylov解算器的标准和无矩阵实现的比较，AIAA J.，32，12，2394-2400（1994）·Zbl 0832.76071号
[19] Knoll，D。；McHugh，P.，应用于非平衡等离子体流的增强非线性迭代技术，SIAM J.Sci。计算。，19291-301（1998年）·Zbl 0913.76067号
[20] Clarno，K.T。；菲利普，B。；科克伦，W.K。；Sampath，R.S。；Allu，S。；巴莱，P。；Simunovic，S。；Ott，L.J。；Pannala，S。；努卡拉，P。；迪尔斯，G.A。；米哈伊拉，B。；乌纳尔，C。；Yesilyurt，G。；Lee，J.H。；Banfield，J.E。；Maldonado，G.I.，AMP（先进多物理）核燃料性能规范（2011），橡树岭国家实验室，技术代表ORNL/TM-2011/42
[21] Clarno，K.T。；菲利普，B。；科克伦，W.K。；Sampath，R.S。；Allu，S。；巴莱，P。；Simunovic，S。；Berrill，M.A。；Ott，L.J。；Pannala，S。；迪尔斯，G.A。；米哈伊拉，B。；Yesilyurt，G。；Lee，J.H。；Banfield，J.E.，AMP（先进多物理）核燃料性能规范，Nucl。工程设计。，252, 108-120 (2012)
[22] 柯克，B.S。；彼得森，J.W。；Stogner，R.H。；Carey，G.F.，LibMesh:用于并行自适应网格细化/粗化模拟的C++库，工程计算。，22, 3-4, 237-254 (2006)
[25] Heroux，M。；Bartlett，R。；霍克斯特拉，V.H.R。；胡，J。；科尔达，T。；勒霍克，R。；Long，K。；Pawlowski，R。；菲普斯，E。；塞林格，A。；Thornquist，H。；杜米纳罗，R。；Willenbring，J。；Williams，A.，《Trilinos概述》（2003），桑迪亚国家实验室，技术代表SAND2003-2927
[26] 巴莱，S。；Buschelman，K。；格罗普，W.D。；考希克，D。；Knepley，M.G。；McInnes，L.C.公司。；史密斯，B.F。；Zhang，H.，PETSc主页（2001）
[28] 艾森斯塔特，S.C。；Walker，H.F.，《用不精确牛顿法选择强迫项》，SIAM J.Sci。计算。，17, 1, 16-32 (1996) ·Zbl 0845.65021号
[32] 舒伯特，A。；Uffelen，P.V.公司。；德拉尔，J.V。；沃克，C。；Haeck，W.，超铀燃烧模型的扩展，J.Nucl。材料。，376, 1-10 (2008)
[33] Childs，H。；布鲁格，E.S。；Bonnell，K.S。；Meredith，J.S。；米勒，M。；惠特洛克，B.J。；Max，N.，《基于合同的大数据可视化系统》，（IEEE可视化2005（2005）会议录），190-198
[34] Lustre文件系统
[35] 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)
[38] Palmtag，S.，《与VERA耦合的单组件解决方案》（问题6）（2013年），LWR高级仿真联盟，技术代表CASL-U-2013-0150-000
[39] 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
[40] Stewart，G.W.，大型特征问题的Krylov-Schur算法，SIAM J.矩阵分析。申请。，231601-614（2001年）·Zbl 1003.65045号
[41] Kochunas，B。；贾巴伊，D。；柯林斯，B。；Downar，T.，《将单组件解决方案与COBRA-TF/MPACT耦合（问题6）》（2013年），轻水反应堆先进模拟联合会，技术代表CASL-U-2013-0280-000
[42] Rector，D.R。；惠勒，C.L。；Lombardo，N.J.，Cobra-sfs（乏燃料贮存）：热工水力分析计算机代码，第1卷：数学模型和求解方法（1986年），技术代表PNL-6049-vol.1
[43] 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
[44] 贾雷尔，J。；埃文斯，T。；戴维森，G。；Godfrey，A.，《全堆芯反应堆分析：在Jaguar，Nucl上运行Denovo》。科学。工程，175，3，283-291（2013）
[45] Cuthcart，J.V.，锆金属-水氧化动力学，IV.反应速率研究（1977年），技术代表ORNL/NUREG-1
[46] Perkins，R.，《氧在氧稳定α-锆和锆-4中的扩散》，J.Nucl。材料。，73, 20-29 (1978)
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