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基于COME的瞬态热工子通道模型不同耦合求解方法实现及对比分析研究
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作者 曾伟 周夏峰 《核动力工程》 北大核心 2026年第2期149-162,共14页
瞬态热工子通道程序已广泛应用于反应堆堆芯热工水力安全分析。然而,现有主流瞬态子通道计算模型普遍采用简单算子分裂(OS)半隐式求解方法,即在每个时间步内不同方程之间不进行充分迭代直到收敛,这种求解策略导致现有子通道程序在时间... 瞬态热工子通道程序已广泛应用于反应堆堆芯热工水力安全分析。然而,现有主流瞬态子通道计算模型普遍采用简单算子分裂(OS)半隐式求解方法,即在每个时间步内不同方程之间不进行充分迭代直到收敛,这种求解策略导致现有子通道程序在时间步长的选取上和强耦合瞬态工况下存在明显局限,随着问题规模和耦合复杂度的增加,易导致计算精度下降并限制整体计算效率。因此,本文基于耦合多物理场环境(COME)耦合求解平台,在原有OS半隐式求解框架基础上,分别实现了瞬态热工子通道模型的Picard全隐式和JFNK(Jacobian-Free Newton-Krylov)全隐式全局求解方法,完成了相应计算程序的开发与集成,并系统对比分析了OS半隐式、Picard全隐式和JFNK全隐式全局三种耦合求解方法的数值特性。数值结果表明:在时间步长足够小时,三种方法所得计算结果基本一致,验证了各求解方法实现的正确性;而在较大时间步长条件下,Picard和JFNK方法仍能保持较高的计算精度,而OS半隐式方法误差明显增大。同时,对不同耦合求解方法的收敛性能和计算效率进行定量分析发现,JFNK全隐式全局方法相较于Picard全隐式方法具有更强的鲁棒性与更高的计算效率,特别是在求解复杂瞬态耦合问题时,加速比最高可达6.19倍,局部加速比超过15倍,且对松弛因子的依赖性显著降低。研究结果为瞬态热工子通道模型的大时间步高效全隐式求解提供了有力的数值方法支撑。 展开更多
关键词 瞬态热工子通道 耦合多物理场环境(COME) 算子分裂(os)半隐式 Picard全隐式 JFNK(Jacobian-Free Newton-Krylov)
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