為實現(xiàn)全堆芯精確到每個通道的并行子通道模擬,本文提出一種基于子通道的并行任務(wù)劃分和進(jìn)程映射方法,可對全堆芯或單個組件進(jìn)行計算任務(wù)劃分,計算任務(wù)和進(jìn)程的映射可靈活進(jìn)行。該方法可根據(jù)計算機(jī)（群）的核數(shù)確定恰當(dāng)?shù)娜研咀油ǖ赖娜蝿?wù)劃分方式,從而使全堆芯熱工水力模擬可在單機(jī)、小型集群到超級計算機(jī)等不同環(huán)境運行。在天河二號超級計算機(jī)上進(jìn)行全堆芯157組件、精確到每個真實流道、軸向劃分為125層的穩(wěn)態(tài)模擬,可使用4～6 280核實現(xiàn)。使用4核時需約22 h,使用6 280核時需470 s。引入混合編程實現(xiàn)方式后,使用6 280核完成模擬需397 s。 

【文章來源】：原子能科學(xué)技術(shù). 2020,54(06)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

冷卻劑為中心和燃料棒為中心的子通道

全堆芯、精確到每個通道的壓水堆子通道建模如圖2所示。壓水堆堆芯一般由上百個燃料組件組成,每個燃料組件由幾百根燃料棒組成(圖2中橙色部分)。燃料棒被冷卻劑(圖2中藍(lán)色部分)圍繞。每個子通道從軸向被劃分為幾十到幾百不等若干層。每一層被稱為1個控制體或網(wǎng)格,每個控制體內(nèi)質(zhì)量、動量、能量守恒。2 基于組件均分的并行劃分方法

用戶的計算資源為單機(jī)或小型服務(wù)器時,目前市場上的小型服務(wù)器的核數(shù)一般少于64,此時用戶設(shè)定的進(jìn)程數(shù)少于組件數(shù)。以將全堆芯12組件劃分為4求解域為例,圖3示出組件均分法在進(jìn)程數(shù)少于組件數(shù)時的劃分過程。該堆芯中每個組件包含3×3棒束。劃分過程如下:1) 引入假想燃料棒和假想子通道,將整個求解域擴(kuò)展為1個正方形(稱作堆芯補(bǔ)全圖),圖3中淺灰色圓形表示假想燃料棒,淺灰色正方形表示假想子通道;2) 將真實存在的棒/子通道、假想的棒/子通道用不同的標(biāo)志位分別標(biāo)志;3) 將用戶設(shè)置的進(jìn)程數(shù)拆解成兩個最接近的整數(shù)相乘,較小的作為行數(shù),較大的作為列數(shù);4) 將整個堆芯按行列均分,得到進(jìn)程數(shù)個子區(qū)域,如果該區(qū)域內(nèi)存在真實的棒/子通道,該子區(qū)域有效,否則該子區(qū)域無效,如果存在無效區(qū)域,最終得到的求解域數(shù)將少于用戶設(shè)置的進(jìn)程數(shù);5) 按行優(yōu)先的順序,將有效子區(qū)域依次編號,如圖3,有效子區(qū)域依次編號為1～4;6) 使用有效子區(qū)域編號標(biāo)志燃料棒和子通道,如子區(qū)域1內(nèi)的棒和子通道均標(biāo)志為1,至此,求解域劃分完成。2.2 進(jìn)程數(shù)大于組件數(shù)的劃分策略


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