用这种方法定义一个曲面首先要从表中找到所需的曲面助记名,然后根据其方程的形式算出所需的系数(参照解析几何)。按照前述的书写格式将他们依次写在一张卡片上。在某些情况下,可以用几何系统中的点定义曲面,见B、C 部分的讨论。曲面还可以用宏观几何体的组合来定义,见D部分。
如果一个曲面在点(x,y,z)的计算值是正的,则称这个点对于这个曲面具有正的方向;一个曲面的表达式是表中曲面方程的左边。位于球、柱,锥及环的正的方向,统一是这些曲面的外边。对位于垂直于x、y、z 轴的平面px 、 py、pz 正的方向分别是 x,y 或z 值大于相应平面截距的那些点。对P,SQ 及GQ 曲面,用户提供这个表达式的全部系数,于是用户就能够随意确定这个曲面的方向。这与其它情况不同。其它情况的方向即使是任意的,也是由表达式唯一确定的。因此,通过一个曲面变换(见TRn 卡的手册说明),PX,PY,或PZ 曲面可能必须由P 曲面代替以防止这个曲面的方向相反。
如果曲面序号在*号之后,则定义的这个曲面为反射面。当粒子打在这样的曲面时,便按镜面反射。如果曲面号前加+号,则这个曲面被定义为空白边界。通常在使用反射面或空白边界时,不应有探测器计数或 DXTRAN 球(下一事件估计)。具体请见手册。对于反射面的计数问题需要不同地对其标准化。
如果第二个输入n 为负值,则定义的曲面j 关于曲面k 周期变化。遵循的规则如下:
? 曲面k 和j 必须是平面。
? 平面转换不允许是周期性的平面。
? 周期性的块可以是无穷的也可以由在它的顶部和底部的平面界定,界定的平面可以是反射面也可以是空白面,但不能是周期的。 ? 周期平面仅可以界定其它的周期平面或上下底面。
? 每个周期平面的某个侧面必须是一个单一的零重要性的块。
? 所有的周期平面必须有一个共同的垂直于几何的顶部和底部的旋转顶角。 ? 下一事件估计,例如探测器计数或DXTRAN 球在此不能使用。
大家来看下面的例题:
例1: 1 PY 3 这是描述:曲面1,在y=3 处,垂直于Y 轴的平面,y>3 的全部点都有正的方向。你能想象出吗?拿笔画一下,就领悟了。
例2: 2 S 4 1 -3 3.62
这是描述:曲面2,球心在(4,1,-3)点,半径为3.62 cm 的球体。就是球心的坐标为 x=4,y=1,z=-3。这个比较容易想象。
例3: 3 SX 10 3
这是描述:曲面3,球心在x轴上,(10,0,0)点,半径为 3 cm 的球体。你画一下试试。
例4: 4 K/Y 0 0 2 .25 1
这个曲面4,指定顶点在(0,0,2)处的一个圆锥面,对称轴平行于Y 轴。锥的斜率t 是0.5 (注意,在卡片上输入的是t的平方,要小心啊),而且只使用其正方向(右边)的一支。锥外的点具有正方向。
例5: 5 GQ 1 .25 .75 0 -866 0 -12 -2 3.464 39
这个曲面5,是半径为1cm 的圆柱面,其对称轴在垂直于X 轴的一个平面上,该平面在X 轴上的截距为6cm。与X 轴相距2cm 的地方围绕X 轴从Y 轴向Z 轴旋转30度角。在柱外的点具有正的方向。该曲面在辅助坐标系下描述是很简单的,将这个柱面的对称轴定义为辅助坐标系的X轴,然后再给一张TRn 输入卡(请见手册)用来定义基本坐标系与辅助坐标系的关系。
在辅助坐标系下这个曲面5 描述如下: 5 7 CX 1
*TR7 6 1 -1.732 0 30 60
等到我们讲述TRn 的讲座时,将会详细讲解这个例子。
TX,TY,及TZ 输入卡描述的是椭圆形面(4 阶曲面),其旋转对称轴分别平行与X 轴,Y 轴,Z 轴。下图a 给出一个TY 环面。注意到输入参数x , y , z , a, b, c 给定一个在(r,s)柱坐标系统围绕S 轴旋转的椭圆(下图b)。其原点位于原坐标系的点(x , y , z )处,这椭圆环面方程可写成: 当|A|
呵呵,这一讲,我基本上是按照MCNP 5.1.40手册 来讲解的。 课后练习:请画出下列曲面卡所代表的曲面。 1 PX 8 2 SO 11.1 3 C/Z 0 1 3 4 KZ
5 C/X 0 1 2
答案:(注意:对于助记名来说,大小写都行,对大小写不敏感。) 1 px 8
–Plane normal to the x-axis (x-D=0) data=D
2 so 11.1
–Sphere at the origin (x2+ y2+z2-R2=0 data R
3 c/z 0 1 3
Cylinder parallel to the z axis (x y R)
4 kz
Cone on z-axis (z, t2+1)
5 c/x 0 1 2
cylinder || to x(y,z,r)
This specifies a cylinder lying parallel to the x-axis at a distance y=0, z=1 cm.
The radius of the cylinder is 2cm.
这一讲,就说到这里。欲知后事如何,
请听下一讲分解:曲面卡Surface card (续)。*^_^*
第06讲,曲面卡Surface card (续)
B.用点定义对称曲面
格式: j n a list
j: 在1~5列上填写的曲面序号,它的范围:1≤j≤9999,可以不连续。如果曲面用来定义几何块,则用TRCL转换,这时它的范围:1≤j≤999。
n:若缺省表示无坐标转换,或相应的TRn卡n 值。 a: 字母X、Y、或Z
list: 一至三对点坐标。类型为X,Y,及Z的曲面卡是用坐标点描述曲面而不是用方程系数来描述曲面。用这些卡描述曲面,必须是分别关于X,Y,Z 轴对称,并且如果这个曲面是由一叶以上组成的,则指定的坐标点必须全都在同一个叶上。 每一对坐标点定义在这个曲面上的一个点。例如,在一张Y 卡上可以给出: j Y y1 r1 y2 r2
这里ri=((xi)2+(yi)2)1/2,yi 是点i的坐标。
给出的点数不同,曲面类型也不同,例如:
?
若给出一对坐标,则定义的是平面,即PX,PY,或PZ。
?
若给出两对坐标,则定义的是线性曲面,如PX,PY,PZ,CX,CY,CZ,KX,KY 或KZ。
?
若给出三对坐标,则定义的是二次曲面,包括PX,PY,PZ,SO,SX,SY,SZ,CX,CY,CZ,KX,KY,KZ 或SQ。
当用两个几何点定义锥面时,则只生成一个单叶锥面。
用这个规定所确定的这些曲面(SQ 除外)的方向与方程指定曲面得到的方向是等同的。
而对于SQ 来讲,是这样定义方向的,即离对称轴足够远的点有正的方向。这与方程定义的SQ 不同,用方程可自由选取方向。
例1:1 x 7 5 3 2 4 3
这是描述关于x 轴对称的曲面,该曲面通过三个(x,r)的点(7,5),(3,2),及(4,3)。这个曲面是有两个叶的双曲面,在MCNP 中这个曲面被转换成它的标准方程形式 1 SQ -.083333333 1 1 0 0 0 68.52083 -26.5 0 0
例2: 2 Y 1 2 1 3 3 4
这是描述了在Y=1 及Y=3 的两个平行平面,但这个描述是错误的,FATAL error,因为没有满足所有的点都在同一个叶的要求。
例3: 3 Y 3 0 4 1 5 0
这是描述半径为1 的一个球,球心在(x,y,z)=(0,4,0)。
例4:4 Z 1 0 2 1 3 4
这个曲面被舍弃,因为这些点在双曲面
x2+y2-7z2+20z-13=0 的两个不同叶上。然而,曲面:
4 Z 2 1 3 4 5 9.380832 和上面曲面有同样曲面方程,而且是可以接受的,因为所有坐标点都在双曲面右叶的一个曲面上。
例5: 1 0 1 -2 3 $几何块1
1 Y -3 2 2 1 2 Y 2 3 3 3 4 2 3 Y 2 1 3 1 4 2
最后这个例5定义了一个由一叶锥面,双曲面及一个椭球面界定的几何块。呵呵,比较复杂一点。这三个曲面定义的是关于y 轴对称的环形几何块。这个几何块的横断面如下图所示。要绘出此图,输入PX=0 EX=5。第一个曲面通过点(-3,2)及(2,1)。第二个曲面通过(2,3),(3,3)及(4,2)。由点(2,1),(3,1),(4,2)定义最后一个曲面。这些坐标点都是用(y,r)形式。利用这些卡,MCNP 指出曲面1 是一叶锥面,曲面2 是一个椭球,曲面3 是一叶双曲面。当使用PRINT 输入卡或执行选择时,将打印出各种曲面的标准的方程的系数。例如,SQ 卡定义的曲面3 是:
3 SQ 1 -1.5 1 0 0 0 -.625 0 2.5 0
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