基于面向对象方法的多物理场耦合框架与计算研究

《基于面向对象方法的多物理场耦合框架与计算研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于面向对象方法的多物理场耦合框架与计算研究硕士研究生：赵博康指导教师：田兆斐教授学科、专业：核科学与技术论文主审人：成守宇副研究员哈尔滨工程大学2018年6月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于面向对象方法的多物理场耦合框架与计算研究硕士研究生：赵博康指导教师：田兆斐教授学位级别：工学硕士学科、专业：核科学与技术所在单位：核科学与技术学院论文提交日期：2018年6月5日论文答辩日期：2018年6月7日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegre

2、eofM.EngMultiphysicsCouplingFrameworkandCalculationBasedonObjectOrientedMethodCandidate:ZhaoBokangSupervisor:Pro.TianZhaofeiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:NuclearScienceandTechnologyDateofSubmission:May2018DateofOralExamination:June2018University:HarbinEngineeringUniv

3、ersity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文

4、的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日基于面向对象方法的多物理场耦合框架与计算研究摘要随着先进算法的研究及计算机技术的飞速发展，实现反应堆多物理场、多尺度模拟逐渐成为可能。数字化反应堆研究的

5、重点对象之一就是开展多物理场问题的研究，将过去孤立的物理过程耦合起来，抛除各种近似与简化，向高保真、高精度计算靠拢。目前在复杂的多物理过程分析中，通常通过解耦合的方法将相互联系的多物理场拆分成多个独立的物理过程，各自在专门的应用程序中求解后通过数据交换的方法将待耦合变量作为边界条件进行物理场之间的数据传递。这种方法固然可以得到结果，但数学模型无法准确描述实际情况，计算结果始终难以让人信服。通过调研美国MOOSE软件，根据其计算框架内实现多物理场全耦合的思想，结合有限元方法适用范围，研究构建核工程领域计算框架的基本方法及所需功能，并以此为基础设计计算框架。由于有限元在诸多领域的

6、研究并不完善，在对多物理场进行耦合计算前需了解物理场模型的求解方法及局限性。为满足高精度的计算要求，以CFD领域为例，从有限元计算机理出发探索影响计算精度的原因，并以插值函数阶数及插值函数类型作为主要讨论对象。以GHIA所做的顶盖驱动的方腔流动作为基准，对比不同插值函数阶数及插值函数类型对CFD计算精度的影响。以上述有限元计算精度研究为基础，将其应用在多物理场耦合计算问题中。在此分别挑选强、弱耦合两算例来比对耦合方法对计算结果的影响。在物理场弱耦合问题中，分别利用松耦合、紧耦合和全耦合方法模拟热流体通过圆管导致金属管变形的问题。在强耦合问题中以MSRE为基准,利用紧耦合和全耦

7、合的方法进行物理-热工强耦合计算对比。探索在不同耦合强度的多物理场问题中，耦合方法对计算结果的影响。关键词：计算框架；插值函数；多物理场；有限元；全耦合.哈尔滨工程大学硕士学位论文基于面向对象方法的多物理场耦合框架与计算研究ABSTRACTWiththedevelopmentofadvancedalgorithmsandtherapiddevelopmentofcomputertechnology,multi-physicsandmulti-scalesimulationhavebecomepossib