本研究提出了一种非结构化网格的变分节块方法(VNM),用于求解稳态和瞬态中子扩散方程。采用正交多项式进行空间离散化,采用了刚性限制方法(SCM)进行时间离散。此外,本研究推导了坐标系的空间变换关系,将非结构三角形节块映射到标准节块。本文详细阐述了构造三棱柱空间试函数和典型的方法。此外,提出了矩阵分离(PM)和广义矩阵分离(GPM)方法,分别加速了内迭代和幂迭代。
本文采用不同几何形状的中子扩散问题验证了所提出的方法。计算结果的特征值(keff)误差小于5 pcm和相对功率误差小于1%,计算精度与参考解相当。此外,基于热管反应堆KRUSTY案例进行了建模并进行模拟和评估,以验证该方法的精度和几何灵活性。通过Dodds问题的阶跃瞬态扰动算例证明,该方法可以在时间步长约为0.1秒的大步长下实现足够准确的功率预测。此外,同时采用PM和GPM可以实现2-3倍的加速比。