先进中子学程序SCAP-N混合并行方法

为提高先进中子学程序SCAP-N的计算效率,提出并实现了1种MPI/OpenMP混合并行方案。采用MPI分布式并行模式,实现各分层2维堆芯计算间的并行及3维堆芯pin-by-pin输运计算的粗粒度区域分解并行。采用OpenMP共享存储式并行模式,实现分层2维堆芯内部非均匀输运计算的并行及3维堆芯pin-by-pin输运计算各MPI分区内部的细粒度并行。数值结果表明,该混合并行方法可有效实现SCAP-N程序的并行化,显著缩短程序计算时间,减少堆芯高精度中子输运计算区域分解数目,缓解源迭代格式退化,提高程序计算稳定性和收敛效率。

基于GPU加速的三维堆芯物理程序STORK的开发与验证

基于小型多GPU计算平台,采用二维全堆逐层特征线方法(MOC)和三维逐棒(pin-by-pin)三阶简化球谐函数方法(SP3方法)相耦合的方式开发了堆芯三维输运中子学计算程序STORK。在方法论方面,首先通过对堆芯各轴向层的二维MOC输运计算在线产生栅元均匀化截面以及超级均匀化修正因子(SPH因子),然后采用SP3方法进行pin-by-pin三维堆芯计算。在程序开发方面,采用了CUDA、C++和Python的混合编程,且所有计算模块都基于CUDA/C++开发,并进行了大量的性能优化。通过对C5G7三维插棒基准题和VERA基准题的验证表明,与国际上同类中子学计算软件相比,基于CPU/GPU异构系统开发的STORK程序在计算效率和计算成本方面都具有明显优势。

处理轴向三维非均匀效应的单组件均匀化模型

传统以两维单组件模型为基础的均匀化理论及后续的改进均匀化理论产生的粗网均匀化参数无法直接体现轻水堆(LWR)堆芯轴向所存在的非均匀性。本文提出了以单组件逐棒模型为基础的三维均匀化方法,为堆芯计算提供粗网均匀化参数,在维持堆芯粗网计算模型的前提下实现对三维效应的处理。基准数值实验表明,本文提出的方法具有较好的精度表现,适用于堆芯轴向三维非均匀性的处理。