论文摘要
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。