[发明专利]一种有限元分析的大规模并行网格划分系统及方法

说明书

本发明提供一种有限元分析的大规模并行网格划分系统及方法，包括CAD几何模型与粗网格的读取转换模块，用于生成预设格式的CAD几何模型文件和粗网格文件；大规模并行网格加密模块，用于对粗网格文件进行网格加密；网格物理标签添加模块，用于对加密后的网格文件添加物理标签；网格结果提取输出模，用于从添加物理标签后的网格文件中提取出相应的网格数据；输入文件转换设置模块，用于将分析参数与网格结果文件结合并转化生成有限元求解软件所需格式的输入文件。本发明可实现对反应堆堆芯结构建模并完成大规模并行网格划分，后将网格结果数据应用于有限元求解软件，以最终实现对反应堆堆芯结构力学行文的高精度、高效率的模拟计算的目的。

技术领域

本发明涉及有限元分析技术领域，特别是指一种有限元分析的大规模并行网格划分系统及方法。

背景技术

反应堆堆芯组件在高温、辐照、流体、压紧力等因素的联合作用下产生的弯曲变形和燃料棒的流致振动问题是导致堆芯组件包壳磨损、装卸料困难、组件破损以及疲劳损伤的主要原因。研究堆芯组件变形以及流致振动问题的分析对于保障反应堆的安全运行具有十分重要的意义。由于组件在堆芯内排布的特殊性，导致温度、辐照、流场十分复杂，采用理论分析方法分析相当困难。在实际工作中一般采用数值方法分析堆芯组件的弯曲变形和流致振动问题。目前在此类实际工程问题的应用中，多是采用有限元法进行分析求解。

有限元法即将一个复杂问题模型进行离散化处理，剖分成有限个简单单元，分别对每个单元进行分析推导形成单元矩阵，然后总装单元矩阵得到总装矩阵，通过求解总装矩阵最终求得整个问题的近似解。其中在有限元法的离散化处理中，离散程度越高即剖分的网格越密，网格数越多，则最后求得的问题结果值也就更接近真实值，但随之带来的则是计算量的增加。针对反应堆堆芯的力学行为模拟结果必须要求有足够高的精度以及能够在超算上进行高效的并行求解效率，目前国际上被认可的有限元求解软件在计算规模和计算效率上有限，均不能满足反应堆堆芯力学行为模拟的性能需求。

基于上述情况，反应堆堆芯模型的大规模并行网格划分技术以及高效的大规模有限元分析求解为主要两大关键技术内容。利用超级计算机首先对反应堆堆芯模型进行大规模的并行网格划分，然后将网格数据交由有限元求解软件去进行并行求解得出结果是整个反应堆力学分析模拟的技术路线。但目前没有可用的软件能够将两大关键技术很好地结合在一起。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种有限元分析的大规模并行网格划分系统及方法，以解决目前没有可用的方案能够将反应堆堆芯模型的大规模并行网格划分以及高效的大规模有限元分析求解很好地结合在一起的问题。

本发明将核反应堆堆芯的CAD几何模型与模型初始粗网格转换输入给并行网格加密软件进行大规模并行网格加密，并将大规模并行网格划分软件与高效有限元求解软件相结合，实现有限元求解软件对大规模并行网格划分结果数据的正确利用，实现将大规模并行网格划分技术应用于有限元求解软件，最终实现对反应堆堆芯力学行为进行高精度，高效率的模拟计算的目的。

具体地，为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种有限元分析的大规模并行网格划分系统，适用于核反应堆结构力学行为有限元分析求解，所述有限元分析的大规模并行网格划分系统包括：

CAD几何模型与粗网格的读取转换模块，用于生成核反应堆堆芯结构对应的预设格式的CAD几何模型文件和粗网格文件；

大规模并行网格加密模块，用于基于所述CAD几何模型文件和所述粗网格文件，对所述粗网格文件进行网格加密处理；

网格物理标签添加模块，用于对经过网格加密处理后的网格文件添加物理标签，得到包含物理标签信息的网格文件；

网格结果提取输出模块，用于根据预设需求，从添加物理标签后的网格文件中提取出相应的网格数据输出到网格结果文件；