关于MCNP程序几何模型错误检查的研究

摘要

由于MCNP程序强大的数据处理能力、丰富的功能以及较强的通用性，MCNP程序在诸多科研领域都能得到了广泛应用，但同时也存在输入输出不直观、几何模型逻辑错误检查较为困难等问题。假如将存在有几何模型逻辑错误的输入卡交付程序进行计算，将浪费大量的时间与资源。本文从简化的MCNP几何模型入手，主要针对无空洞的凸多面体栅元重叠的检测问题进行了研究。
　　本文分析了MCNP程序初始运行的INP文件中的的栅元卡、曲面卡以及数据卡中的坐标变换卡、重复结构的定义及其所构建的几何模型。描述三维几何形体的四种方法：线框模型、表面模型、实体模型。对实体模型表示方法中，构造实体几何表示法（Constructive Solid Geometry，简称CSG）和边界表示法（Boundary Representation，简称BRep），作了细致的阐述。三维几何的相交问题是计算机图形学中重要的研究领域，MCNP程序的栅元是否存在重叠的问题可以抽象为三维几何对象相交的判定问题，具体到本文所要讨论的无空洞的凸多面体栅元，可以将栅元视为无空洞凸多面体，而无空洞的凸多面体相交的判定问题又可视为点、线性对象、平面之间的位置判定问题的综合。基于此，本文着重对无空洞的凸多面体的几何元素的相交判定的方法进行了详尽的说明，包括点与线段、点与凸多边形、点与凸多面体、线形对象与平面、线形对象与凸多边形、线形对象与凸多面体以及平面与平面的相交判定及其互相依赖的关系。在以上分析研究的基础上，提出了栅元卡中存在重复结构的处理方法，最后提出了基于面面相交和边体相交两种思想的无空洞的凸多面体的相交判定方法。

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第一章 绪 论

1.1 研究的背景和意义

1.2 研究的现状

1.3 主要研究内容

1.4 论文机构

第二章 MCNP程序的输入文件

2.1 输入文件的基本格式

2.2 栅元卡

2.3 曲面卡

2.3 坐标变化卡

第三章 三维几何模型

3.1 实体模型的基本概念

3.2 构造实体几何表示法

3.3 边界表示法

3.4 点与三维几何对象位置的判定

3.4 线形对象与三维几何对象的相交

3.5 平面对象之间的相交

第四章 栅元重叠检测方法的设计与改进

4.1 输入文件几何模型的建立与表示

4.2 多面体相交的判定

4.3 多面体相交判定的改进

第五章 实验与测试

5.1 实验环境

5.2 输入文件

5.3 实验结果

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献