【技术实现步骤摘要】
面向反应堆堆芯组件数值模拟的有限元撕裂对接法及系统
本专利技术涉及有限元撕裂对接过程处理技术,特别涉及一种面向反应堆堆芯组件数值模拟的有限元撕裂对接法及系统。
技术介绍
核反应堆里的堆芯组件,在高温、辐照、流体、压力等环境下,会出现堆芯组件变形和燃料棒磨损的情况,从而导致装卸料困难,组件破损、疲劳损伤等一系列问题,影响反应堆的安全运行。又由于堆芯组件排列特殊等问题,理论分析方法十分困难,所以需要采用有限元法对其进行数值模拟。有限元撕裂对接法(FiniteTearingandInterconnectingDDmethod,FETI)是求解反应堆结构力学问题的有效方案,主要用于处理偏微分方程离散化得到的大规模问题,是堆芯组件大规模数值模拟所需的重要方法,同样也适用于电磁学、航空技术和机械制造等领域。有限元撕裂对接法最初是由C.Farhart和F.X.Roux在结构力学领域提出,它是一种非重叠的区域分解方法,将一个模型划分为许许多多的非重叠子域,并且每个子域都是独立的。为了保证子域之间的连续性,FETI方法增加了一组未知量(拉格朗日乘子LM),在实际求解的时候,一般先采用Krylov子空间迭代法求得LM,然后在每个子域内求解子域方程。然而,原始FETI方法的计算效率不高。为了解决这个问题,Farhat等人在2001年提出了FETI-DP方法(adual–primalunifiedFETImethod),它不再需要第二组拉格朗日乘数,并将以前开发的所有一层和两层FETI方法统一为一个单一的双重对偶。FETI- ...
【技术保护点】
1.一种面向反应堆堆芯组件数值模拟的有限元撕裂对接法,其特征在于包括以下方法:/n步骤1:获取反应堆堆芯组件的几何模型数据,并将几何模型数据进行网格划分,生成网格文件;/n步骤2:每个计算节点获取反应堆堆芯组件的网格文件,并初始化相关参数;/n步骤3:n个计算节点中每个计算节点开启g个进程,每个进程开启T个线程,将反应堆堆芯组件的网格划分为g*n个区域,每个区域分配一个进程;同时每个区域进一步划分为s个子区域;/n步骤4:各进程根据分配到的区域以及选用的有限元方法,在各个子域生成对应的有限元矩阵,每个子域均会生成一个稠密矩阵;/n步骤5:收集各进程的稠密矩阵信息,比较后判断在有限元处理过程中负载均衡现象;若认为负载不均衡则进入步骤(6),反之进入步骤(7);/n步骤6:启用负载均衡策略,将各进程的矩阵占用内存大小调整至平均值附近;具体是:/n6-1根据各进程的稠密矩阵内存大小,计算出稠密矩阵内存大小的平均值;/n6-2将各进程的稠密矩阵内存大小与平均值相比较,如果大于平均值,则认为该进程的计算量较大,设为被帮助者;如果小于平均值,则认为该进程的计算量较小,设为帮助者;/n6-3将进程分 ...
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种面向反应堆堆芯组件数值模拟的有限元撕裂对接法,其特征在于包括以下方法:
步骤1:获取反应堆堆芯组件的几何模型数据,并将几何模型数据进行网格划分,生成网格文件;
步骤2:每个计算节点获取反应堆堆芯组件的网格文件,并初始化相关参数;
步骤3:n个计算节点中每个计算节点开启g个进程,每个进程开启T个线程,将反应堆堆芯组件的网格划分为g*n个区域,每个区域分配一个进程;同时每个区域进一步划分为s个子区域;
步骤4:各进程根据分配到的区域以及选用的有限元方法,在各个子域生成对应的有限元矩阵,每个子域均会生成一个稠密矩阵;
步骤5:收集各进程的稠密矩阵信息,比较后判断在有限元处理过程中负载均衡现象;若认为负载不均衡则进入步骤(6),反之进入步骤(7);
步骤6:启用负载均衡策略,将各进程的矩阵占用内存大小调整至平均值附近;具体是:
6-1根据各进程的稠密矩阵内存大小,计算出稠密矩阵内存大小的平均值;
6-2将各进程的稠密矩阵内存大小与平均值相比较,如果大于平均值,则认为该进程的计算量较大,设为被帮助者;如果小于平均值,则认为该进程的计算量较小,设为帮助者;
6-3将进程分为两组,帮助者为一组,被帮助者为一组,对每一组按照稠密矩阵内存大小排序,对应选出一个帮助者与一个被帮助者;
6-4被帮助者发送1个稠密矩阵给帮助者;
6-5重复步骤6-4直到当前被帮助者的稠密矩阵内存小于平均值,然后换下一个被帮助者,或者帮助者的稠密矩阵内存大于平均值,然后换下一个帮助者,进入步骤6-4;
6-6重复步骤6-4至6-5,直到所有被帮助者的内存均小于平均值,或者所有帮助者的稠密矩阵内存大于平均值;
步骤7:各进程进行迭代求解,在迭代求解的每一步迭代中向量内积运算采用向量内积加速策略和通信计算重叠策略,稠密矩阵向量乘采用HIP编程使其在类GPU加速器上计算,并采用动态矩阵分配策略;
步骤8:各进程将上述迭代求解结果,通过本地求得内部节点的位移,从而得到所有节点的位移。
2.根据权利要求1所述的一种面向反应堆堆芯组件数值模拟的有限元撕裂对接法,其特征在于步骤(5)判断在有限元处理过程中负载均衡现象具体是:
设进程i的稠密矩阵占用内存大小为Li,令Lmin=min{L1,L2,L3…Ln*g},Lmax=max{L1,L2,L3…Ln*g};如果X表示阈值,则认为该反应堆堆芯组件在有限元处理过程中出现了负载不均衡现象,需采用负载均衡策略进行调整,进入步骤6;反之则认为有限元处理过程中负载均衡,直接进入步骤7。
3.根据权利要求1或2所述的一种面向反应堆堆芯组件数值模拟的有限元撕裂对接法,其特征在于步骤(7)所述的向量内积加速策略为多线程并行求解各进程的局部向量内积。
技术研发人员:张纪林,张鋆宸,王珏,冯仰德,聂宁明,丁佳明,
申请(专利权)人:杭州电子科技大学,中国科学院计算机网络信息中心,
类型:发明
国别省市:浙江;33
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