EAGLE

基于CPU-GPU异构平台堆芯热工分析程序

EAGLE是上海核星核电科技有限公司基于CPU-GPU异构平台自主开发的堆芯热工分析程序,可实现堆芯棒级大规模热工分析需求的细粒度高并发计算,在单张消费级显卡上即可实现超越超算和集群的性能,为高保真多物理分析系统提供准确的热工参数。

CTF不同平台的计算时间,EAGLE遥遥领先: 计算时间对比

功能与特性

  • 两流体、三流场堆芯子通道瞬态模型为基础,可实现瞬态和稳态计算;
  • 基于CPU-GPU异构平台开发实现模型的大规模细粒度高并发求解过程;
  • 基于GPU自主开发的高效稀疏矩阵求解器快速求解笛卡尔坐标系下建立的压力矩阵;
  • 基于构造实体几何(CSG)进行建模,能够精确模拟各种复杂几何的轴向拉伸型反应堆; 方形组件堆芯自动化建模六边形组件堆芯自动化建模
  • 可进行能量守恒,单通道,子通道等多种模式的动态切换,有更高效完成大规模计算的能力;
  • 采用CUDA、C++和python混合编程开发,发挥各种编程语言优势,使程序的使用更便捷,可视化更丰富,性能更高效。

验证与确认

EAGLE 程序通过对一系列实验台架测量数据进行验证,如通过 BFBT 实验组件验证程序的单相和两相的压降和空泡份额分布: BFBT组件单相和两相工况的压降验证BFBT组件空炮份额与出口含气率验证

CE 实验组件验证程序子通道间冷却剂交混和释热棒表面传热: CE组件子通道出口冷却剂及壁面温度验证CE组件中心棒不同功率时表面温度的验证

通过与实验数据和同类软件对比,显示 EAGLE 都有很好的一致性。

扩展与应用

  • 耦合基于GPU开发的燃料性能分析程序(FuSPAC*);
  • 耦合基于GPU开发的中子学分析程序(CRANE);
  • 耦合系统采用平台化管理各程序的输入、输出、建模,数据传递及可视化等,充分发挥平台化的便捷与高效;
  • 耦合软件系统(EAGLE/CRANE/FuSPAC*)进行联合编译,实现物理与热工计算的无缝衔接,成为高度集成的一体化程序;

耦合系统计算流程图

  • 循环燃耗跟踪和基准题验证计算,耦合系统都表现出了高精度和高效率,如针对VERA #7基准题在10张3090Ti计算平台上仅用时7分钟,结果与蒙卡贴合度非常高。

CPU与GPU平台上燃料性能效率比

CRANE/EAGLE与MC21/CTF的VERA#7组件功率分布比较

CRANE/EAGLE计算VERA#7获得的冷却剂温度分布