[发明专利]反应堆燃料组件的带有边界层的六面体网格自动生成方法

摘要

本发明公开了一种反应堆燃料组件的带有边界层的六面体网格自动生成方法，1、几何预处理，预留燃料棒表面边界层网格的厚度空间；2、流体区域的分区，将流体区域分为带有搅混翼的复杂几何区域和简单几何区域；3、利用四面体网格划分方法，完成步骤2中得到的带有搅混翼的复杂几何区域的网格划分；4、将步骤3中生成的四面体网格转换为HEX8六面体网格；5、将步骤4中生成的HEX8六面体网格转化为HEX20六面体网格；6、简单几何区域网格生成；7、燃料棒表面附近边界层网格的生成；本发明解决了基于谱元方法的计算流体力学计算软件对复杂几何模型建立困难、无法生成带有边界层的复杂几何的六面体网格等问题。

主权项

1.一种反应堆燃料组件的带有边界层的六面体网格自动生成方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：几何预处理过程：根据实际的反应堆燃料组件结构，运用UG10.0三维建模软件进行燃料组件的三维建模，建模内容包括搅混翼的建模及燃料棒的建模：首先，利用实际反应堆燃料组件的结构图完成搅混翼结构的二维草图绘制；进而利用UG10.0软件的拉伸功能得到有厚度的三维搅混翼模型，并利用折弯功能将搅混翼模型折弯，完成搅混翼模型的建立；随后，通过拉伸的方法建立三维的燃料棒模型；在建立三维燃料棒模型时，预留燃料棒表面边界层网格的厚度空间；随后利用UG10.0软件的布尔逻辑功能建立反应堆燃料组件外的流体区域；步骤2：流体区域的分区过程：将反应堆燃料组件计算流体区域分为简单几何区域和带有搅混翼的复杂几何区域，具体地，在搅混翼上游1cm及下游1cm分别建立法线与燃料棒轴线一致的平面，以上述两个平面为分界面，将流体区域分为三部分，利于后续分别处理；步骤3：带有搅混翼的复杂几何区域的四面体网格划分过程：利用ANSYS‑ICEM软件，使用其四面体网格自动划分功能完成步骤2中得到的复杂几何区域的网格划分任务：仅需设定四面体网格的宏观尺寸，并利用ANSYS‑ICEM软件的自动计算功能完成带有搅混翼的复杂几何区域的四面体网格划分过程；步骤4：四面体网格转换为HEX8六面体网格的过程：在ANSYS‑ICEM软件中，利用其四面体网格转换成HEX8六面体网格的功能，将步骤3中所得到的带有搅混翼的复杂几何区域内的所有四面体网格进行分裂，每个四面体网格分裂成四个HEX8六面体网格，在带有搅混翼的复杂几何区域内得到HEX8六面体网格划分结果；步骤5：HEX8六面体网格转换为HEX20六面体网格的过程：在ANSYS‑ICEM软件中，利用其增加网格边中点的功能，对步骤4所得到的所有HEX8六面体网格边上的中点进行标记，完成带有搅混翼的复杂几何区域内的HEX8六面体网格转换为HEX20六面体网格的转换过程；此时，带有搅混翼的复杂几何区域与简单几何区域分界面上的面网格均为四边形网格；步骤6：简单几何区域网格生成过程：在ANSYS‑ICEM软件中，利用其网格拉伸功能，对步骤5中带有搅混翼的复杂几何区域与简单几何区域分界面上的面网格在简单几何区域内进行拉伸，得到简单几何区域内的HEX20六面体网格；步骤7：燃料棒表面附近边界层网格的生成过程：具体方法如下：步骤7‑1：在ANSYS‑ICEM软件中，将复杂几何区域与简单几何区域内燃料棒表面的面网格进行合并，并将上述面网格置于相同部分中；步骤7‑2：利用ANSYS‑ICEM软件的网格拉伸功能，将燃料棒表面的面网格沿燃料棒表面内法线方向进行拉伸，得到六面体网格，生成的六面体网格需要将步骤1中预留的位置充满，充当燃料棒表面附近边界层网格。