堆用蒙卡程序RMC几何模型转换方法的研究和实现

摘要

随着计算机技术的发展，粒子输运蒙特卡罗模拟方法已经广泛的应用于核工程与核技术领域。反应堆蒙卡分析程序RMC(Reactor Monte Carlo code)是由清华大学工程物理系核能科学与工程管理研究所反应堆工程计算分析实验室自主研发的、用于反应堆堆芯计算分析的三维输运蒙卡程序。
　　在几何建模方面，RMC以带符号的曲面表示的半空间，通过布尔逻辑运算形成几何实体（栅元），结合层级空间和重复几何描述，进而构造完整的几何对象。RMC的模型描述方式为特定格式的文本输入文件，如何将RMC文件进行可视化建模以方便直观的查错和修改是目前工程上一大应用需求。
　　本文首先分析了RMC几何模型的CSG表达和CAD系统BREP表达方法的差异，提出了RMC几何模型转换为CAD几何模型转换方法的必要性以及工程上的需求。紧接着详细的分析了RMC几何模型和CAD几何模型的造型特点，并面向具体的工程应用需求，提出了一种基于RMC的几何模型转换算法，该算法主要分为四大子算法模块，从上到下依次为：RMC几何信息流提取算法模块、基本栅元体CSG转BREP表达模块、RMC层级空间建立模块、材料填充渲染与CAD模型输出模块，算法首先以信息流的方式解析RMC几何信息，通过解析最底层栅元布尔运算表达式构建半空间CSG树，然后将栅元体的CSG表达转换为CAD模型的BREP表达，最后通过层级关系建立利用几何变换得到空间的位置信息，并将RMC几何模型整体转为CAD模型，系统通过材料属性的填充渲染并结合几何造型引擎实现模型实现RMC模型的可视化输出，并直观的验证RMC输入文件的正确性。
　　接下来基于本文提出的方法，以Visual Studio和Unigraphics NX为平台，以软件工程思想为指导，研究了算法、分析并解决了关键技术并完成了系统的开发，过程中，给出核心算法的源码。最后本文对系统进行了测试和算法验证，从RMC基本几何面到复杂的核反应堆模型，进行大量的测试工作，通过系统在企业中的实施验证了系统的工程实用价值。

目录

声明

1 绪论

1.1研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 论文研究目的和意义

2 RMC几何模型表达研究

2.1 RMC几何描述方法

2.2 RMC几何模型表达与CAD几何模型表达对比分析

2.3 RMC中构造实体几何向边界表示法转换方法研究

2.4 本章小结

3 RMC几何模型到CAD模型转换算法与实现

3.1 基于RMC转化算法的三维可视化系统设计

3.2 蒙卡可视化系统核心算法流程分析

3.3 基于RMC的可视化系统整体架构

3.4 RMC几何信息存储数据结构设计

3.5 RMC几何模型转换算法实现

3.6 本章小结

4 系统实现与RMC模型转换方法验证

4.1 RMC几何模型转换系统实现

4.2 RMC几何模型可视化系统测试

4.3 本章小结

5 总结与展望

5.1 研究总结

5.2 工作展望

致谢

参考文献