TRUST：a thermohydraulic software package for CFD simulations，开源多物理场数值模拟平台

TRUST 开源多物理场数值模拟平台

TRUST（Toulouse Reactor and System Thermalhydraulics）是一个由法国图卢兹第三大学（Université Toulouse III - Paul Sabatier）开发的开源多物理场数值模拟平台，主要用于反应堆热工水力（thermalhydraulics）和相关工程系统的计算流体动力学（CFD）模拟。它最初是为核能系统分析而设计的，但其模块化架构使其能够广泛应用于其他涉及流体流动、传热、传质和化学反应的工程和科学研究领域。

以下是关于 TRUST 软件包的一些关键介绍：

1. 开发背景与目标

TRUST 起源于法国核能安全研究的需求，旨在为核反应堆系统（如压水堆、钠冷快堆等）提供高保真度的热工水力模拟工具。它由 IMFT（Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse，图卢兹流体力学研究所）主导开发，强调科学严谨性、可验证性和可扩展性。

2. 主要功能与特点

• 多物理场耦合能力：
  TRUST 支持多种物理过程的耦合模拟，包括：

  • 单相与多相流（如气液两相流）
  • 传热与传质（传导、对流、辐射）
  • 湍流模型（RANS、LES 等）
  • 化学反应与燃烧
  • 固体与流体的共轭传热
  • 流固耦合（FSI）

• 先进的数值方法：

  • 基于有限体积法（Finite Volume Method）
  • 支持结构化与非结构化网格
  • 时间推进可采用显式或隐式格式
  • 高阶空间离散格式以提高精度

• 模块化架构：
  TRUST 采用模块化设计，用户可以通过组合不同的“模块”（如求解器、物理模型、边界条件等）来构建特定的模拟场景，便于开发和验证新模型。

• 并行计算支持：
  支持 MPI 并行计算，能够高效运行在高性能计算（HPC）集群上，适用于大规模三维瞬态模拟。

• 开源与可扩展性：
  TRUST 是开源软件（通常基于 C++ 编写），鼓励学术合作与二次开发。研究人员可以访问源代码，添加自定义模型或改进算法。

• 前后处理集成：
  支持与主流前后处理工具（如 Salome、ParaView、Gmsh 等）集成，便于网格生成、结果可视化和数据分析。

3. 应用领域

• 核反应堆热工水力分析（如冷却剂流动、失水事故 LOCA 模拟）
• 安全壳内气体混合与氢气风险分析
• 换热器、管道系统流动与传热
• 燃烧室与工业炉内的燃烧模拟
• 自然对流与严重事故下的熔融物行为研究

4. 与其他软件的对比

相比商业 CFD 软件（如 ANSYS Fluent、STAR-CCM+），TRUST 的优势在于：

• 针对核工程和安全分析进行了深度优化
• 开源、透明，便于学术验证和方法创新
• 强调物理模型的科学基础和数值稳定性

但其用户界面相对不如商业软件友好，更多依赖脚本和文本输入，适合科研人员和高级用户。

5. 获取与使用

TRUST 通常通过合作项目或研究机构获取，部分版本可能对学术用户开放。其文档和教程主要以法语和英语提供，社区支持主要来自法国核能研究机构（如 IRSN、CEA）和大学合作网络。

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总结

TRUST 是一个功能强大、面向核能热工水力和多物理场 CFD 模拟的开源平台，具有高度的灵活性和科学严谨性。虽然学习曲线较陡，但在核安全分析、基础流体力学研究等领域具有重要价值。对于希望深入理解 CFD 算法或开展定制化模拟的研究人员来说，TRUST 是一个非常有价值的工具。

如需进一步了解，建议访问其官方项目网站（如有）或查阅 IMFT 和 IRSN 发布的相关技术报告与论文。

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资料

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