基于开源热工水力程序的GPU并行化实现与应用

发布时间：2021-10-08 23:48

　　熔盐堆是使用液态燃料的第四代先进核能系统的堆型,在可持续性、经济性、安全性以及防核扩散四个方面有着很好的评价。熔盐堆使用的熔盐具有独特的传热特性,需要数值传热学和计算流体力学方法对熔盐堆中的物理过程进行计算和分析。计算流体力学使用数值方法对流体流动和热传导等相关物理问题进行状态方程求解,需要大规模的数据计算。借助于传统的CPU并行计算方法已经不能很好的满足计算要求,而通用图形计算技术的迅速发展使得许多传统的CPU并行计算方法转向图形处理器并行计算方法。本论文研究了计算流体力学软件Code_Saturne的GPU并行化及优化,并应用于熔盐堆堆芯物理模型,主要研究内容包括（1）GPU并行计算方法。本文介绍了GPU并行编程方法并以OpenACC编程模型为例说明GPU并行编程的思想。（2）并行性分析。详细介绍了开源计算流体力学软件Code_Saturne的架构及程序运行;分析了Code_Saturne源码中与物理方程求解有关的算法的可并行性,并将其修改为可在GPU上并行计算的程序;研究了稀疏矩阵运算在GPU上的并行求解算法,主要实现预... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
        1.1.1 熔盐堆的发展
        1.1.2 GPU并行计算
    1.2 国内外研究现状
    1.3 主要研究目标及结构
第二章 开源CFD程序Code_Saturne介绍
    2.1 Code_saturne程序简介
    2.2 Code_saturne程序架构
        2.2.1 前处理器
        2.2.2 求解器
        2.2.3 后处理器
    2.3 Code_Saturne程序运行
        2.3.1 算例的文件夹结构
        2.3.2 算例的运行
    2.4 小结
第三章 GPU加速Code_saturne实现与校验
    3.1 GPU计算环境搭建
        3.1.1 安装CUDA驱动程序
        3.1.2 安装PGI编译器
        3.1.3 Code_Saturne程序配置与安装
    3.2 GPU加速Code_Saturne程序调试
        3.2.1 并行性分析
        3.2.2 并行化实现
    3.3 GPU加速Code_Saturne程序校验
    3.4 小结
第四章 GPU程序性能分析及优化
    4.1 GPU程序性能分析
    4.2 GPU 程序性能优化
        4.2.1 向量线性运算
        4.2.2 矩阵向量相乘
        4.2.3 共轭梯度算法
    4.3 小结
第五章 结论与展望
参考文献
附录A：缩略语对照表
发表的文章与研究成果
致谢



本文编号：3425214