数值堆热工流体高精细并行模拟优化技术研究

作     者：董玲玉 周志锋 戴潮虎 赵珂 吴宗芸 刘天才 赵民富 杨文 胡长军 DONG Lingyu;ZHOU Zhifeng;DAI Chaohu;ZHAO Ke;WU Zongyun;LIU Tiancai;ZHAO Minfu;YANG Wen;HU Changjun

作者机构：北京科技大学计算机与通信工程学院北京100083 中国原子能科学研究院反应堆工程技术研究所北京102413 

出 版 物：《原子能科学技术》 (Atomic Energy Science and Technology)

年 卷 期：2021年第55卷第9期

页      面：1581-1593页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082701[工学-核能科学与工程] 0827[工学-核科学与技术] 

基　　金：国家重点研发计划重点专项(2017YFB0202303) 

主　　题：计算流体力学 谱元法 并行区域分解 矩阵乘并行优化技术 数值反应堆 

摘      要：热工流体模拟是数值反应堆的重要组成部分,高精细、大规模数值计算是实现高保真数值模拟的基础。使用计算流体力学(CFD)软件进行高精细、大规模数值模拟对计算资源和存储资源提出了巨大挑战,需依赖超级计算机并行实现。本文以基于谱元法求解N-S(Navier-Stokes)方程的数值方法为研究对象,针对区域分解和基于典型混合架构国产超级计算机的并行优化两个核心问题,提出了一种面向海量精细网格的混合并行递归谱二分法实现的大规模区域分解方法,建立了一套以小矩阵乘为核心的申威(SW26010处理器)众核架构并行优化技术。混合并行大规模区域分解方法在天河二号超算上进行测试,相比开源CFD软件Nek5000的串行区域分解模块性能提升约95%;面向申威的小矩阵乘优化在神威·太湖之光超算上进行测试,当谱元阶数达到24时性能提高约51.9%。两种技术均在中国数值反应堆核心软件CVR-PACA中得以应用。