一种跨规模压水堆堆芯流场重构方法技术

本发明专利技术公开了一种跨规模压水堆堆芯流场重构方法，应用于堆芯流场重构技术领域，通过对大规模流域的低保真CFD模型的计算结果进行重构，获得在一定精度内逼近高保真CFD模型计算结果的流场数据，采用上述方法重构大规模流域的流场数据，避免了直接建立大规模流域的高保真计算模型进行计算。而少量的小规模流域的高、低保真度CFD模型的计算成本和计算负担相对较小，且大规模流域的低保真CFD模型的计算效率远高于高保真CFD计算模型。同时，相较于大规模流域的高保真CFD计算过程，POD分解过程、TCA迁移过程和神经网络训练过程的时间消耗占比很小。因此，采用上述方法可以减少每次计算中所需的内存要求，降低计算所用时间。降低计算所用时间。降低计算所用时间。

【技术实现步骤摘要】
一种跨规模压水堆堆芯流场重构方法


[0001]本专利技术涉及堆芯流场重构
，更具体的说是涉及一种跨规模压水堆堆芯流场重构方法。

技术介绍

[0002]随着近数十年来计算机性能和计算模型精度的大幅提升，CFD分析技术的准确性和可靠性已经取得了很大的进步，可为研究人员提供高保真的冷却剂流动传热数据，并逐渐成为支持核电技术数字化和智能化发展的重要组成部分。然而，堆芯内部复杂的结构和跨尺度流动现象，使CFD计算需要大量网格和复杂的模型。计算中耗时的高维偏微分方程(PDEs)求解过程，导致在堆芯大流域中应用CFD技术需面对计算成本高、计算时间长、计算负担重等技术难题。
[0003]目前，基于堆芯内部大规模流域的高保真CFD计算研究较少，其中，英国谢菲尔德大学的B.Liu等在2019年第355卷Nuclear Engineering and Design.上发表的“Sub
‑
channel CFD fornuclear fuel bundles”中构建双重网格模型，将细网格嵌入粗网格模型中，在堆芯大规模区域使用粗网格，在重要本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种跨规模压水堆堆芯流场重构方法，其特征在于，具体步骤如下：建立源域的高保真度CFD模型和低保真度CFD模型；根据目标域的边界条件确定源域的边界条件的样本空间，并分别得到源域的高保真度和低保真度的特征通道数据集；利用本征正交分解法对源域所述特征通道数据集进行分解获得源域的POD基向量集和POD基的系数向量集；构建目标域的低保真度的CFD模型，并获得目标域的低保真度的特征通道数据集，利用源域的POD基向量集获得目标域的POD基的系数向量集；使用迁移成分分析方法对获得的源域的低保真度的POD基的系数向量集及获得的目标域的低保真度的POD基的系数向量集进行非线性转换；利用迁移后的源域的低保真度的POD基的系数向量集作为输入，高保真度POD基的系数向量集作为输出，训练反向传播神经网络，建立同一边界条件下高保真度系数向量与低保真度系数向量间的映射关联，并以目标域的低保真度的POD基向量系数为输入进行预测，得到目标域的高保真度的POD基的系数向量；获得的目标域的高保真度的POD基的系数向量和源域的高保真度的POD基向量集，重构出目标域流场数据。2.根据权利要求1所述的一种跨规模压水堆堆芯流场重构方法，其特征在于，建立源域的高保真度CFD模型和低保真度CFD模型具体步骤如下：根据压水堆堆芯棒束通道的结构特点，划分出不同的特征通道，其中不同的特征通道包括中心通道、边通道和角通道；在划分特征通道后，分别建立高保真度、低保真度的各类特征通道的基础网格，针对源域，通过对高保真度基础网格、低保真度基础网格进行复制和拼接的操作，分别建立源域的高保真度CFD模型和低保真度CFD模型。3.根据权利要求1所述的一种跨规模压水堆堆芯流场重构方法，其特征在于，获取源域特征通道数据集具体步骤如下：建立源域的边界条件的样本空间，Θ＝(Θ1,Θ2,...,Θ
L
)∈R
s
×
L
其中，Θ
i
为源域的样本空间中第i个边界条件，L为样本空间的样本数量，s为边界条件的维度；利用源域的高保真度CFD模型、低保真度CFD模型根据源域的样本空间进行计算，并分别获得源域的高保真度、低保真度计算数据样本集：其中，x代表了整体模型的空间离散信息，为向量化的模型计算数据，n
f
代表计算模型的数据维度，下标f代表计算模型的保真度，hf为高保真度，lf为低保真度；将源域的高保真度计算数据、低保真度计算数据根据特征通道进行分割，并将同类型的特征通道数据组合成对应的高保真度CFD模型、低保真度CFD模型的特征通道的数据集，其中，下标type代表特征通道，ce为中心通道，si为边通道，co为角通道；
为第i个整体模型数据样本切分后的type类特征通道的数据集合，为特征通道的数据向量，为源域S中特征通道的数量。4.根据权利要求1所述的一种跨规模压水堆堆芯流场重构方法，其特征在于，获得源域的POD基向量集和POD基的系数向量集具体步骤如下：利用本征正交分解法分别对获得的源域的不同保真度的不同类型特征通道的计算数据样本集进行分解，获得POD基向量集：其中，为f保真度的type类特征通道的第k个POD基向量，上标rf代表保留的POD基向量的数量，rh为高保真POD基数量，rl为低保真POD基数量；通过POD分解获得POD基的系数向量集：其中，第i个模型样本数据的f保真度的type类特征通道的POD基系数矩阵为其中，为第j个特征通道数据的POD基的系数向量，为对应系数向量中的第k个系数；通过获得的POD基向量和向量系数，第i个样本的f保真度的type类的第j个特征通道的数据样本表示为，5.根据权利要求1所述的一种跨规模压水堆堆芯流场重构方法，其特征在于，利用源域POD基向量集获得目标域的POD基的系数向量集具体步骤如下：通过对低保真度的基础网格进行复制和拼接的操作，建立目标域的低保真度CFD模型，并进行计算获得目标域的低保真度CFD模型的整体计算结果：其中，x
′
lf
为目标域的低保真模型的空间离散信息，Θ
′
为目标域的边界条件，n
′
lf
为目标域的低保真模型的数据维度；将整体计算结果u
′
lf
(x
′
lf
；Θ
′
)根据特征通道对整体计算数据进...

【专利技术属性】
技术研发人员：田兆斐，康慧伦，张睿淳，邱睿，姚睿，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：