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FLUKA几何模型对CAD几何模型的转换方法研究

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摘要

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 论文研究的目标和意义

1.3.1 研究目标

1.3.2 研究意义

1.4 论文主要内容与结构

第2章 基础理论与技术

2.1 CAD几何处理相关技术

2.1.1 几何模型表示方法

2.1.2 实体造型引擎

2.1.3 Open CASCADE简介

2.2 FLUKA几何描述方法

2.3 CAD几何和FLUKA几何的比较

2.4 本章小结

第3章 系统设计与关键技术研究

3.1 设计目标与原则

3.1.1 设计目标

3.1.2 设计原则

3.2 系统运行流程

3.3 系统架构设计

3.3.1 输入模块

3.3.2 几何转换模块

3.3.3 材料转换模块

3.3.4 输出模块

3.4 数据结构设计

3.5 转换方法

3.5.1 输入文件解析

3.5.2 非重复结构几何的转换

3.5.3 重复结构几何的转换

3.5.4 材料转换

3.6 本章小结

第4章 系统实现与测试

4.1 系统实现

4.2 系统测试

4.2.1 基本体几何集测试

4.2.2 重复结构例题测试

4.2.3 复杂反应堆基准模型测试

4.3 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 总结

5.1.1 内容总结

5.1.2 创新之处

5.2 展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果

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摘要

蒙特卡罗粒子输运计算程序FLUKA已广泛应用于加速器设计、探测器设计、医学物理、高能物理等多个领域。FLUKA几何模型的描述不直观,导致用户不能直观地对几何模型快速查错、编辑、重用和迭代设计,很大程度上限制了FLUKA在诸多领域的应用。目前核领域的许多大型复杂模型均是在CAD几何模型的基础上进行修改和重用,同时国内已经发展了可将CAD几何模型转换为FLUKA几何模型的建模软件,现有的FLUKA建模软件在FLUKA几何模型到通用实体格式的CAD几何模型的转换功能研究上并不成熟。因此FLUKA几何模型到CAD几何模型的精确转换方法已成为FLUKA几何建模领域的迫切需求。
  本文对FLUKA几何模型与CAD几何模型的特点和原理进行了分析,在支持FLUKA主流六大类基本体(长方体、柱体、锥体、球体、半空间、一般二次曲面等)和重复结构模型,以及通过特征值和特征向量方法、构建转换矩阵来解决一般二次曲面解析和重复结构转换等难点问题的前提下,提出了一种快速高效的FLUKA几何模型到CAD几何模型的自动转换方法,并在此基础上结合开源的CAD软件开发平台Open CASCADE完成了系统开发。该系统能够将FLUKA几何模型转换为通用实体格式的CAD几何模型,同时可以对FLUKA几何模型的材料进行转换,对于得到的CAD几何模型进行可视化和输出保存。
  针对上述方法与系统,本文开展了以聚变反应堆FDS-Ⅱ模型和国际热核聚变实验堆ITER基准模型为代表的大量例题测试工作,进行了FLUKA几何模型与生成的CAD几何模型的三维外观比对以及各几何实体的体积比对测试。测试结果表明了本文方法与系统的正确性和有效性。

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