核工程仿真软件：OpenMC二次开发_（4）.几何建模与网格划分.docx

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几何建模与网格划分

在核工程仿真软件中，几何建模与网格划分是至关重要的步骤，它们直接影响到仿真的精度和效率。本节将详细介绍如何在OpenMC中进行几何建模和网格划分，包括基本概念、建模方法、网格类型以及如何使用这些工具进行高效的仿真。

几何建模

基本概念

在OpenMC中，几何建模是通过定义材料、表面和单元格来实现的。这些基本元素组合在一起，可以描述复杂的几何结构。以下是一些基本概念：

材料（Materials）：材料是构成几何体的基本单元，它们具有特定的物理和化学性质，如密度、成分等。

表面（Surfaces）：表面是几何体的边界，可以是平面、球面、圆柱面等。

单元格（Cells）：单元格是由表面围成的区域，每个单元格可以填充不同的材料。

定义材料

在OpenMC中，材料的定义通常在materials.xml文件中进行。以下是一个简单的材料定义示例：

#导入OpenMC库

importopenmc

#定义材料

fuel=openmc.Material(name=UO2)

fuel.set_density(g/cm3,10.0)

fuel.add_nuclide(U235,0.045,wo)

fuel.add_nuclide(U238,0.855,wo)

fuel.add_nuclide(O16,0.1,wo)

#创建材料集合

materials=openmc.Materials([fuel])

#导出材料集合到XML文件

materials.export_to_xml()

定义表面

表面是几何体的边界，可以是平面、球面、圆柱面等。以下是一些常见的表面定义示例：

平面（Plane）：

#定义一个平面

plane=openmc.Plane(surface_id=1,x0=0,y0=0,z0=0,A=0,B=0,C=1,D=10)

球面（Sphere）：

#定义一个球面

sphere=openmc.Sphere(surface_id=2,x0=0,y0=0,z0=0,R=5)

圆柱面（Cylinder）：

#定义一个圆柱面

cylinder=openmc.ZCylinder(surface_id=3,x0=0,y0=0,R=3)

定义单元格

单元格是由表面围成的区域，每个单元格可以填充不同的材料。以下是一个简单的单元格定义示例：

#导入OpenMC库

importopenmc

#定义材料

fuel=openmc.Material(name=UO2)

fuel.set_density(g/cm3,10.0)

fuel.add_nuclide(U235,0.045,wo)

fuel.add_nuclide(U238,0.855,wo)

fuel.add_nuclide(O16,0.1,wo)

#创建材料集合

materials=openmc.Materials([fuel])

materials.export_to_xml()

#定义表面

outer_surface=openmc.Sphere(R=6,boundary_type=vacuum)

inner_surface=openmc.Sphere(R=5)

#定义单元格

fuel_cell=openmc.Cell(cell_id=1,fill=fuel,region=-inner_surface)

moderator_cell=openmc.Cell(cell_id=2,fill=openmc.Material(),region=+inner_surface-outer_surface)

#创建几何集合

geometry=openmc.Geometry([fuel_cell,moderator_cell])

#导出几何集合到XML文件

geometry.export_to_xml()

复杂几何建模

对于复杂的几何结构，可以使用逻辑运算符（如、|、~）来组合多个表面。以下是一个更复杂的几何建模示例：

#导入OpenMC库

importopenmc

#定义材料

fuel=openmc.Material(name=UO2)

fuel.set_density(g/cm3,10.0)

fuel.add_nuclide(U235,0.045,wo)

fuel.add_nuclide(U238,0.855,wo)

fuel.add_nuclide(O16,