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基于反应堆多物理耦合框架并行网格映射的实现与效率分析

汤琪芬 汪渊 潘俊杰 强胜龙 范佳锟 崔显涛

汤琪芬, 汪渊, 潘俊杰, 强胜龙, 范佳锟, 崔显涛. 基于反应堆多物理耦合框架并行网格映射的实现与效率分析[J]. 核动力工程, 2023, 44(3): 231-236. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.03.0231
引用本文: 汤琪芬, 汪渊, 潘俊杰, 强胜龙, 范佳锟, 崔显涛. 基于反应堆多物理耦合框架并行网格映射的实现与效率分析[J]. 核动力工程, 2023, 44(3): 231-236. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.03.0231
Tang Qifen, Wang Yuan, Pan Junjie, Qiang Shenglong, Fan Jiakun, Cui Xiantao. The Implementation and Efficiency Analysis of Parallel Mesh Mapping based on the Multi-physics Coupling Framework[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(3): 231-236. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.03.0231
Citation: Tang Qifen, Wang Yuan, Pan Junjie, Qiang Shenglong, Fan Jiakun, Cui Xiantao. The Implementation and Efficiency Analysis of Parallel Mesh Mapping based on the Multi-physics Coupling Framework[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(3): 231-236. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.03.0231

基于反应堆多物理耦合框架并行网格映射的实现与效率分析

doi: 10.13832/j.jnpe.2023.03.0231
详细信息
    作者简介:

    汤琪芬(1987—),女,工程师,现从事反应堆堆芯系统程序研发工作,E-mail: tangqf616@icloud.com

  • 中图分类号: TL329

The Implementation and Efficiency Analysis of Parallel Mesh Mapping based on the Multi-physics Coupling Framework

  • 摘要: 反应堆精细化物理热工耦合计算可以更准确地模拟堆芯行为,但现有分析程序对不同物理场进行计算时,采用不同的离散格式和网格划分,从而导致各个物理场之间离散变量的传递需要复杂网格映射关系,特别是全堆芯精细化建模,其大规模网格映射将影响耦合系统的求解精度与效率。本文基于自主研发的多物理耦合框架MORE,以及集成于MORE的热工水力子通道软件CORTH、蒙卡程序RMC,采用区域分解并行网格映射的方法,实现了全堆芯精细网格的物理热工耦合计算,百万级的结构化网格与非结构化网格映射,20个核并行映射时间最少为8 s,最高并行映射效率为10个核并行所达到的77.96%,提升了耦合计算效率。

     

  • 图  1  RMC/CORTH并行计算流程示意图

    L—源组所使用的核数;N—RMC所使用的核数;M—CORTH所使用的核数

    Figure  1.  Parallel Computing Flow Chart of RMC/CORTH

    图  2  MORE界面上搭建RMC/CORTH耦合计算流程

    Figure  2.  Building RMC/CORTH Coupling Calculation Process on MORE

    图  3  JRR-3全堆芯俯视图

    Figure  3.  Vertical View of JRR-3 Full Core

    图  4  IAEA 10 MW MTR全堆算例俯视图

    Figure  4.  Vertical View of IAEA 10 MW MTR Full Core

    图  5  RSG-GAS全堆算例俯视图

    Figure  5.  Vertical View of RSG-GAS Full Core

    图  6  JRR-3单组件第8个燃耗步轴向功率因子对比图以及热流密度分布图

    Figure  6.  Axial Normalized Power Factor Comparison Diagram and Heat Flux Distribution Diagram in the 8th Burn-up Step of JRR-3 Single Assembly

    图  7  JRR-3单组件第8个燃耗步冷却剂密度、温度分布对比图     

    Figure  7.  Comparison Diagram of Coolant Density and Temperature Distribution in the 8th Burn-up Step of JRR-3 Single Assembly

    图  8  JRR-3单组件第8个燃耗步的包壳温度、燃料温度分布对比图

    Figure  8.  Comparison Diagram of Cladding Temperature and Fuel Temperature Distribution in the 8th Burn-up Step of JRR-3 Single Assembly

    表  1  测试算例及其网格数说明

    Table  1.   Description of Test Example and its Grid Number

    算例名RMCCORTH
    X方向Y方向Z方向网格总数子通道数目燃料板数目轴向节块数网格总数
    JRR-3单组件1610225408002120251025
    JRR-3全堆1127142519992007777402537925
    IAEA 10 MW MTR全堆64585207488004324142016920
    RSG-GAS全堆128856202191360114410922044720
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    表  2  JRR-3全堆算例并行映射时间及效率

    Table  2.   Parallel Mapping Time and Efficiency of JRR-3 Full Core

    程序名CORTHRMC
    网格类型非结构网格结构网格
    网格单元数379251999200
    映射关系CORTH→RMCRMC→CORTH
    核数1核5核10核15核20核1核5核10核15核20核
    3次并行映射平均时间/s148.3340.0022.6719.0018.67148.0065.0034.6721.0022.00
    并行映射效率/%100.0074.1765.4352.0539.72100.0045.5442.6946.9833.64
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    表  3  IAEA全堆算例并行映射时间及效率

    Table  3.   Parallel Mapping Time and Efficiency of IAEA Full Core

    程序名CORTHRMC
    网格类型非结构网格结构网格
    网格单元数16920748800
    映射关系CORTH→RMCRMC→CORTH
    核数1核5核10核15核20核1核5核10核15核20核
    3次并行映射平均时间/s88.3322.6711.339888.3334.33191512
    并行映射效率/%10077.9377.9665.4355.2110051.4646.4939.2636.80
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    表  4  RGS-GAS全堆算例并行映射时间及效率

    Table  4.   Parallel Mapping Time and Efficiency of RGS-GAS Full Core

    程序名CORTHRMC
    网格类型非结构网格结构网格
    网格单元数447202191360
    映射关系CORTH→RMCRMC→CORTH
    核数1核5核10核15核20核1核5核10核15核20核
    3次并行映射平均时间/s136.6738.6722.67191913745.672519.3315
    并行映射效率/%10070.6960.2947.9535.97100.0060.0054.8047.2545.67
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-11-14
  • 修回日期:  2023-03-05
  • 刊出日期:  2023-06-15

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