核設(shè)施虛擬樣機中動態(tài)仿真關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、核設(shè)施虛擬樣機是使用計算機模擬真實核設(shè)施運行的虛擬仿真系統(tǒng)，可在相同時間里“試驗”多種設(shè)計方案并進行各種危險性或破壞性實驗，能夠解決堆芯部件裝配難以合理設(shè)計、堆芯事故演化過程難以客觀評價的問題。反應(yīng)堆堆芯部件問運動行為復(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，對動態(tài)碰撞檢測的實時性與精確性提出了高要求;堆芯物理場數(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，對大規(guī)模三維動態(tài)物理場的實時渲染帶來了

2、巨大挑戰(zhàn)。本文對核設(shè)施虛擬樣機動態(tài)仿真中的關(guān)鍵技術(shù)開展深入研究，提高了核設(shè)施虛擬樣機動態(tài)仿真的真實感，并指導(dǎo)核設(shè)施裝配的合理設(shè)計與堆芯演化過程的客觀評價。主要創(chuàng)新點如下:
　　(1)提出了一種基于分塊包圍盒與射線查詢相耦合的實時精確動態(tài)碰撞檢測方法。針對復(fù)雜模型分塊創(chuàng)建多個包圍盒，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進行判斷，第一級快速包圍盒檢查避免了未發(fā)生真實碰撞前過多

3、無效面片級的精確計算，第二級精確射線查詢碰撞檢測保證了碰撞檢測的精度，兩級碰撞檢測的聯(lián)合實施解決了復(fù)雜核設(shè)施虛擬場景中動態(tài)碰撞檢測實時性與精確性難以同時兼顧的問題，以中國鉛基研究實驗堆CLEAR-Ⅰ大廳幾何模型的虛擬場景對該方法進行了測試，在保證碰撞檢測精度的同時速度提高了近30倍，指導(dǎo)了核設(shè)施幾何模型的結(jié)構(gòu)設(shè)計;
　　(2)發(fā)展了一種大規(guī)模三維動態(tài)數(shù)據(jù)場的實時動態(tài)可視渲染方法。該方法運用粒子系統(tǒng)對三維動態(tài)數(shù)據(jù)場進行動態(tài)仿真，借助

4、GPU的異步傳輸機制及連續(xù)時刻點數(shù)據(jù)場的紋理加載與插值策略實現(xiàn)了大規(guī)模動態(tài)數(shù)據(jù)場的實時傳輸，不僅節(jié)省了顯存負(fù)荷，而且提高了傳輸?shù)乃俣?，同時聯(lián)合CPU的多線程調(diào)度策略實現(xiàn)了多物理場的同步渲染，以單管例題對該方法進行了測試，平均渲染幀率超過24幀/秒，滿足動態(tài)仿真實時性的要求，直觀展示了三維動態(tài)數(shù)據(jù)場的變化規(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