基于C5G7-MOX的中子输运计算方法比较及MOC参数敏感性初步分析

摘要: 特征线方法（Method of Characteristics，MOC）因其具备强大的几何处理能力，且在计算过程中亦能兼顾计算成本和计算精度，被广泛应用于高保真数值模拟计算中。常见的输运计算方法除MOC外，还包括碰撞概率法（Collision Probability Method，CP）和界面流法（Interface Current Method，IC）等。本文从方法理论以及数值计算上将MOC、CP和IC进行比较分析，对于评估其在pin-by-pin计算中的能力尤为重要。同时在MOC计算中，不同的参数选择会对计算成本和计算精度产生影响，因此有必要进行敏感性分析以寻求最佳参数。本文首先将三种计算方法从原理上进行比较分析，再基于2D C5G7-MOX基准题完成了数值计算及MOC参数敏感性初步分析。计算结果表明：MOC在计算精度、计算效率和内存开销上均优于CP和IC。MOC的计算耗时和内存开销分别为23.9min和37.5MB，与参考解的相对误差仅为6.04×10-4。而CP和IC的计算耗时分别为MOC的56.7倍和15.6倍，内存开销分别为MOC的407.7倍和32.8倍。进一步通过参数敏感性分析发现：网格划分对计算内存开销以及计算时间的影响最大，极角的选择对计算精度的影响最大，并且给出一组建议参数：网格划分6×6，极角为GAUS且数目为2，方位角个数为30。该组参数的计算耗时为45.4min，内存开销为264.7MB，相对误差为5.9×10-5，归一化后的栅元均方根误差为0.00255。