基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的CFD粗網(wǎng)格模擬優(yōu)化方法研究

靳 爽 劉曉晶 程 旭

（上海交通大學(xué) 核科學(xué)與工程學(xué)院 上海200240）

在反應(yīng)堆計(jì)算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，CFD）數(shù)值模擬中，計(jì)算精度和計(jì)算時(shí)間是一對突出的矛盾。為了能夠較好地兼顧計(jì)算效率和計(jì)算精度，實(shí)現(xiàn)在較高計(jì)算效率下取得滿意的計(jì)算結(jié)果，研究人員嘗試了多種新技術(shù)方法，比如并行計(jì)算、對網(wǎng)格劃分方式進(jìn)行優(yōu)化［1-2］等。隨著大數(shù)據(jù)和人工智能等領(lǐng)域的發(fā)展，機(jī)器學(xué)習(xí)也成為解決上述問題的一種可行路徑。一方面，大量先前已有的數(shù)值模擬結(jié)果、理論研究成果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果積累為數(shù)據(jù)訓(xùn)練提供了廣泛的訓(xùn)練資源；另一方面，隨著反應(yīng)堆熱工水力研究和應(yīng)用的不斷發(fā)展，對“物理過程相似、工況參數(shù)不同的大批量多組工況”的CFD數(shù)值模擬需求日益凸顯，例如研究多種不同入口速度下的棒束流動傳熱CFD結(jié)果、多種搖擺條件（搖擺俯角、搖擺周期的各類組合）下的反應(yīng)堆CFD計(jì)算結(jié)果等，在該類問題中，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的CFD粗網(wǎng)格模擬優(yōu)化方法對于“實(shí)現(xiàn)在較高計(jì)算效率下實(shí)現(xiàn)較高精度的數(shù)值模擬”具有顯著效果。

根據(jù)美國愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室于2018年發(fā)布的報(bào)告［3］，在數(shù)據(jù)驅(qū)動的機(jī)器學(xué)習(xí)架構(gòu)中可以使低分辨率的模型計(jì)算出高分辨率模型下的模擬結(jié)果，并對絕熱腔室中射入空氣湍流模擬結(jié)果進(jìn)行了優(yōu)化。目前，通過機(jī)器學(xué)習(xí)針對反應(yīng)堆熱工水力數(shù)值模擬進(jìn)行優(yōu)化的案例研究還較少，本文擬應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)方法，針對粗網(wǎng)格下5×5棒束出口截面冷卻劑子通道溫度的CFD結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，以期為機(jī)器學(xué)習(xí)方法在反應(yīng)堆熱工領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)較高計(jì)算效率和較高計(jì)算精度的數(shù)值模擬應(yīng)用提供參考?！?br>