高温气冷堆核电系统是一个包含多个物理场、多个回路和多个模块的复杂系统，涉及物理、热工、流体力学等非线性强耦合问题的求解。本书在节块展开法的基础上讨论了扩展JFNK全局耦合的新思路和高效粗网节块展开法，探索和开发了适用于高温气冷堆复杂系统的联立耦合计算平台NEM_JFNK，努力缓解或解决了现有复杂耦合系统采用的算符分裂方法计算精度和收敛性无法保证的难题。书中研究的预处理方法、局部消去方法、全局收敛方法、统一求解框架等可很容易地推广到其他反应堆耦合系统研究，可为真实核能耦合系统的联立求解和程序开发提供理论依据和方法基础。

第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 高温堆耦合系统求解的研究现状
1.2.2 JFNK求解耦合系统研究现状
1.2.3 节块法的研究现状
1.3 研究内容
1.3.1 研究思路
1.3.2 主要工作
第2章 节块展开法和JFNK求解耦合系统的核心问题分析
2.1 耦合系统的特殊性分析
2.1.1 多物理场多回路相互耦合
2.1.2 时间多尺度-空间多尺度-求解变量多尺度耦合
2.1.3 多区域多种耦合类型并存
2.1.4 高温堆耦合系统特殊性
2.2 耦合系统求解的挑战和关键问题
2.2.1 收敛性问题
2.2.2 计算精度和效率问题
2.2.3 时间-空间离散格式问题
2.3 耦合系统求解方法
2.3.1 传统耦合方法及其存在问题
2.3.2 JFNK耦合方法及其关键技术
2.4 开发基于节块展开法的JFNK耦合方法的关键问题
2.4.1 节块展开法统一求解耦合系统的关键问题
2.4.2 基于节块展开法的JFNK的关键问题
2.5 本章小结
第3章 耦合模型的通用节块展开法研究
3.1 耦合模型通用节块展开法的初步开发
3.1.1 基本思路
3.1.2 模型推导
3.2 通用节块展开法求解含空腔区域中子扩散方程问题
3.3 通用节块展开法求解对流扩散方程的数值特性分析
3.3.1 稳定性理论分析
3.3.2 耗散特性理论分析
3.3.3 数值验证和分析
3.3.4 特性总结和存在问题分析
3.4 广义节块展开法的开发与验证
3.4.1 基本思路
3.4.2 模型推导和理论分析
3.4.3 方法特点
3.4.4 数值特性分析
3.5 一种新高阶矩阵节块展开法模型开发
3.5.1 基本思路
3.5.2 求解框架
3.5.3 方法特点
3.5.4 数值振荡问题分析
3.5.5 精度和计算效率分析
3.5.6 横向泄漏项处理精度分析
3.6 本章小结
第4章 节块展开法统一求解耦合系统的关键技术研究
4.1 耦合模型分析
4.2 模型离散格式的统一
4.2.1 耦合源项处理和高阶信息的传递
4.2.2 非线性项处理和物性参数的离散
4.2.3 多孔介质模型压力场与速度场之间耦合处理
4.3 瞬态问题的求解
4.3.1 时间项横向积分思路推广
4.3.2 瞬态中子扩散方程的时间-空间全横向积分处理
4.4 含有多区域耦合、多类型耦合问题的统一求解
4.5 计算流程和特点
4.6 数值实验和分析
4.6.1 多孔介质热工耦合问题
4.6.2 稳态物理热工耦合问题
4.6.3 瞬态物理热工耦合问题
4.6.4 多种结构、多种耦合类型并存的复杂耦合问题
4.7 本章小结
第5章 基于节块展开法的JFNK联立求解耦合系统方法研究
5.1 残差方程的建立
5.1.1 基本思路和形式
5.1.2 稳态中子场的特殊性
5.2 局部消去技术研究
5.2.1 基本思路
5.2.2 耦合源项和横向泄漏项消去处理
5.2.3 展开系数消去处理
5.2.4 最终残差方程建立方案
5.3 预处理技术研究
5.3.1 线性预处理
5.3.2 非线性预处理
5.3.3 线性预处理与非线性预处理对比
5.4 全局收敛技术研究
5.5 计算框架
5.6 数值实验和分析
5.6.1 单根燃料棒耦合模型
5.6.2 多维多群中子场模型
5.6.3 多维多物理场耦合模型
本章小结
第6章 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 主要创新点
6.3 工作展望
参考文献
附录A TWIGL、IAEA2D各个材料和空腔区域群常数
附录B 物理热工耦合问题网格划分和截面温度系数
附录C 二维4群中子场模型群常数
在学期间发表的学术论文
致谢