核設(shè)施虛擬樣機(jī)中動(dòng)態(tài)仿真關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、核設(shè)施虛擬樣機(jī)是使用計(jì)算機(jī)模擬真實(shí)核設(shè)施運(yùn)行的虛擬仿真系統(tǒng)，可在相同時(shí)間里“試驗(yàn)”多種設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行各種危險(xiǎn)性或破壞性實(shí)驗(yàn)，能夠解決堆芯部件裝配難以合理設(shè)計(jì)、堆芯事故演化過程難以客觀評(píng)價(jià)的問題。反應(yīng)堆堆芯部件問運(yùn)動(dòng)行為復(fù)雜，裝配難度大，需在有限的空間內(nèi)協(xié)調(diào)緊湊的空間關(guān)系以避免部件碰撞損傷，對(duì)動(dòng)態(tài)碰撞檢測(cè)的實(shí)時(shí)性與精確性提出了高要求;堆芯物理場(chǎng)數(shù)據(jù)源繁多，在事故工況下極其復(fù)雜，不僅維度高且數(shù)據(jù)量龐大，對(duì)大規(guī)模三維動(dòng)態(tài)物理場(chǎng)的實(shí)時(shí)渲染帶來了

2、巨大挑戰(zhàn)。本文對(duì)核設(shè)施虛擬樣機(jī)動(dòng)態(tài)仿真中的關(guān)鍵技術(shù)開展深入研究，提高了核設(shè)施虛擬樣機(jī)動(dòng)態(tài)仿真的真實(shí)感，并指導(dǎo)核設(shè)施裝配的合理設(shè)計(jì)與堆芯演化過程的客觀評(píng)價(jià)。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(1)提出了一種基于分塊包圍盒與射線查詢相耦合的實(shí)時(shí)精確動(dòng)態(tài)碰撞檢測(cè)方法。針對(duì)復(fù)雜模型分塊創(chuàng)建多個(gè)包圍盒，采用先包圍盒碰撞檢查定位到碰撞體大致位置，再射線碰撞檢查定位到碰撞體幾何模型三角面片的方法來逐級(jí)進(jìn)行判斷，第一級(jí)快速包圍盒檢查避免了未發(fā)生真實(shí)碰撞前過多

3、無效面片級(jí)的精確計(jì)算，第二級(jí)精確射線查詢碰撞檢測(cè)保證了碰撞檢測(cè)的精度，兩級(jí)碰撞檢測(cè)的聯(lián)合實(shí)施解決了復(fù)雜核設(shè)施虛擬場(chǎng)景中動(dòng)態(tài)碰撞檢測(cè)實(shí)時(shí)性與精確性難以同時(shí)兼顧的問題，以中國鉛基研究實(shí)驗(yàn)堆CLEAR-Ⅰ大廳幾何模型的虛擬場(chǎng)景對(duì)該方法進(jìn)行了測(cè)試，在保證碰撞檢測(cè)精度的同時(shí)速度提高了近30倍，指導(dǎo)了核設(shè)施幾何模型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);
　　(2)發(fā)展了一種大規(guī)模三維動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)場(chǎng)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)可視渲染方法。該方法運(yùn)用粒子系統(tǒng)對(duì)三維動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)場(chǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，借助

4、GPU的異步傳輸機(jī)制及連續(xù)時(shí)刻點(diǎn)數(shù)據(jù)場(chǎng)的紋理加載與插值策略實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)場(chǎng)的實(shí)時(shí)傳輸，不僅節(jié)省了顯存負(fù)荷，而且提高了傳輸?shù)乃俣?，同時(shí)聯(lián)合CPU的多線程調(diào)度策略實(shí)現(xiàn)了多物理場(chǎng)的同步渲染，以單管例題對(duì)該方法進(jìn)行了測(cè)試，平均渲染幀率超過24幀/秒，滿足動(dòng)態(tài)仿真實(shí)時(shí)性的要求，直觀展示了三維動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)場(chǎng)的變化規(guī)律;
　　(3)基于核與輻射安全仿真系統(tǒng)SuperMC/RVI S2.3發(fā)展了面向核設(shè)施的裝配仿真與事故仿真兩大功能模塊，完成了