一种全堆芯精确到每个通道的子通道并行模拟方法

发布时间：2021-03-30 02:05

　　为实现全堆芯精确到每个通道的并行子通道模拟,本文提出一种基于子通道的并行任务划分和进程映射方法,可对全堆芯或单个组件进行计算任务划分,计算任务和进程的映射可灵活进行。该方法可根据计算机（群）的核数确定恰当的全堆芯子通道的任务划分方式,从而使全堆芯热工水力模拟可在单机、小型集群到超级计算机等不同环境运行。在天河二号超级计算机上进行全堆芯157组件、精确到每个真实流道、轴向划分为125层的稳态模拟,可使用4～6 280核实现。使用4核时需约22 h,使用6 280核时需470 s。引入混合编程实现方式后,使用6 280核完成模拟需397 s。 

【文章来源】：原子能科学技术. 2020,54(06)北大核心EICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

冷却剂为中心和燃料棒为中心的子通道

全堆芯、精确到每个通道的压水堆子通道建模如图2所示。压水堆堆芯一般由上百个燃料组件组成,每个燃料组件由几百根燃料棒组成(图2中橙色部分)。燃料棒被冷却剂(图2中蓝色部分)围绕。每个子通道从轴向被划分为几十到几百不等若干层。每一层被称为1个控制体或网格,每个控制体内质量、动量、能量守恒。2 基于组件均分的并行划分方法

用户的计算资源为单机或小型服务器时,目前市场上的小型服务器的核数一般少于64,此时用户设定的进程数少于组件数。以将全堆芯12组件划分为4求解域为例,图3示出组件均分法在进程数少于组件数时的划分过程。该堆芯中每个组件包含3×3棒束。划分过程如下:1) 引入假想燃料棒和假想子通道,将整个求解域扩展为1个正方形(称作堆芯补全图),图3中浅灰色圆形表示假想燃料棒,浅灰色正方形表示假想子通道;2) 将真实存在的棒/子通道、假想的棒/子通道用不同的标志位分别标志;3) 将用户设置的进程数拆解成两个最接近的整数相乘,较小的作为行数,较大的作为列数;4) 将整个堆芯按行列均分,得到进程数个子区域,如果该区域内存在真实的棒/子通道,该子区域有效,否则该子区域无效,如果存在无效区域,最终得到的求解域数将少于用户设置的进程数;5) 按行优先的顺序,将有效子区域依次编号,如图3,有效子区域依次编号为1～4;6) 使用有效子区域编号标志燃料棒和子通道,如子区域1内的棒和子通道均标志为1,至此,求解域划分完成。2.2 进程数大于组件数的划分策略


本文编号：3108641