CFETR設(shè)計軟件集成平臺研發(fā).pdf

1、中國聚變工程實驗堆(China Fusion Engineering Testing Reactor，CFETR)作為中國的下一代聚變裝置目前已基本完成概念設(shè)計，其第一階段目標是實現(xiàn):(1)50-200MW的聚變功率;(2)燃燒等離子體穩(wěn)態(tài)運行占空比0.3-0.5;(3)TBR＞1以實現(xiàn)燃料自持循環(huán)。CFETR涉及復雜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，各組件存在密切的約束關(guān)系和數(shù)據(jù)交換。CFETR設(shè)計軟件集成平臺目前正在研發(fā)中，其目的是實現(xiàn)聚變裝置設(shè)計工作在

2、同一平臺上開展，實現(xiàn)平臺數(shù)據(jù)交換和文檔管理，提高裝置設(shè)計的有效性和自洽性。
　　CFETR設(shè)計軟件集成平臺由物理設(shè)計軟件平臺和工程設(shè)計軟件平臺組成，并通過主程序?qū)崿F(xiàn)二者間的數(shù)據(jù)交換和集成。主程序負責建立總體設(shè)計流程和全局優(yōu)化策略，為各設(shè)計工作提供統(tǒng)一的操作界面和數(shù)據(jù)接口，集成材料數(shù)據(jù)庫、判據(jù)數(shù)據(jù)庫為各模塊提供統(tǒng)一的材料、判據(jù)數(shù)據(jù)。
　　本論文主要研究工作包括:
　　1.使用Java編程語言完成了CFETR設(shè)計軟件集成平

3、臺的主程序開發(fā):采用AWT和Swing類庫完成了主程序的圖形用戶界面編程，根據(jù)AWT委派式事件處理機制將主程序各節(jié)點流程動作編制于GUI組件的事件偵聽器函數(shù)體中，實現(xiàn)了主程序中各節(jié)點動作的自動化。主程序負責模塊間的數(shù)據(jù)交互:
　　(1)定義了各模塊輸入輸出文件格式和保存路徑;(2)指定了TXT文件和EXCEL文件作為數(shù)據(jù)載體;(3)利用Java提供的IO類以及自編的EXCEL讀寫類實現(xiàn)了平臺數(shù)據(jù)的定位、讀取和修改;(4)采用Sam

4、ba服務器實現(xiàn)了Windows操作系統(tǒng)下工程平臺和Linux操作系統(tǒng)下物理平臺的數(shù)據(jù)通信。
　　2.主程序負責工程設(shè)計平臺各模塊以及物理設(shè)計平臺的集成，具體包括:(1)向各模塊提供統(tǒng)一的圖形用戶界面，根據(jù)用戶不同操作觸發(fā)系統(tǒng)不同響應;(2)執(zhí)行CMD批處理命令或OPTIMUS序列文件調(diào)用各模塊工作流程;(3)接收用戶自定義輸入、在上游模塊輸出文件中讀取所需參數(shù)、查詢材料數(shù)據(jù)庫形成模塊材料卡，最終生成各模塊輸入文件和控制文件;(4)

5、查詢判據(jù)數(shù)據(jù)庫獲取判據(jù)信息，并依此對各模塊輸出結(jié)果進行判斷，確定流程跳轉(zhuǎn)，形成全局迭代優(yōu)化策略;(5)在GUI界面中展示相應輸出或分析報告，向用戶反饋。
　　3.采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理軟件MySQL進行數(shù)據(jù)庫開發(fā)，利用JDBC方法和相應驅(qū)動建立主程序同各數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)鏈接，采用結(jié)構(gòu)化查詢語言（SQL語句）對數(shù)據(jù)庫進行查詢和修改，參考ITER內(nèi)部部件材料屬性信息初步完成材料數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)內(nèi)容，參考ASME和ITER分析判據(jù)初步完成判據(jù)數(shù)據(jù)庫

6、內(nèi)容，并據(jù)此提供統(tǒng)一的材料屬性和判據(jù)。
　　4.完成CFETR文檔管理系統(tǒng)的升級，對輸入輸出文件進行統(tǒng)一管理，并由key-files模塊實現(xiàn)關(guān)鍵文件的版本控制，解決傳統(tǒng)分散設(shè)計模式中的諸多問題。
　　5.主程序直接調(diào)用各模塊OPTIMUS流程或各計算軟件，操作各模塊輸入、輸出文件，對各模塊輸出結(jié)果進行判斷，換言之，通過主程序的直接參與，建立了磁體、中子學、包層、偏濾器、真空室等模塊間的數(shù)據(jù)交互方式和模塊間迭代流程，將工程平臺

7、各模塊直接集成到系統(tǒng)設(shè)計平臺中。
　　6.CFETR設(shè)計軟件工程平臺各模塊開發(fā)中使用OPTIMUS軟件的過程建立功能搭建了內(nèi)部自動化工作流程;根據(jù)不同模塊的設(shè)計參數(shù)使用了二階全因子、三階全因子、田口法和拉丁超立方等DOE方法進行了試驗設(shè)計，分析了各模塊輸入?yún)?shù)和輸出結(jié)果的關(guān)系;在DOE分析結(jié)果的基礎(chǔ)上擬合出各模塊流程的響應面模型;采用差分進化和自適應差分進化等算法進行全局優(yōu)化目標搜索，為設(shè)計軟件集成平臺提供了數(shù)值優(yōu)化功能。