(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210736121.7 (22)申请日 2022.06.27 (71)申请人 中国核动力研究设计院 地址 610000 四川省成 都市双流区长顺大 道一段328号 (72)发明人 明平洲　李治刚　潘俊杰　强胜龙　 尹强　郭凤晨　马永强　安萍　 芦韡　余红星　夏榜样　刘东　 (74)专利代理 机构 成都行之专利代理事务所 (普通合伙) 51220 专利代理师 林菲菲 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/11(2006.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种反应堆离散纵标法的结构化网格多级 并行方法和设备 (57)摘要 本发明公开了一种反应堆离散纵标法的结 构化网格多级并行方法和设备， 方法包括： 将每 个卦限的结构化网格进行轴向分层， 在轴向每一 层进行径向区域分解， 使用多进程并行扫描计 算； 在轴向每一层划分的分块区域， 使用多线程 并行扫描计算。 本发明采用多级并行策略， 改进 了现有工程计算中的并行扫描算法的性能， 提高 了计算效率， 并节约了资源。 权利要求书1页 说明书6页 附图5页 CN 114970206 A 2022.08.30 CN 114970206 A 1.一种反应堆离 散纵标法的结构化网格多 级并行方法， 其特 征在于， 包括： 将每个卦限的结构化网格进行轴向分层， 在轴向每一层进行径向区域分解， 使用多进 程并行扫描计算； 在轴向每一层划分的分块区域， 使用多 线程并行扫描计算。 2.根据权利要求1所述的一种反应堆离散纵标法的结构化网格多级并行方法， 其特征 在于， 在轴向每层进行径向区域分解， 具体为： 在每一层的径向上按照二维进程数划分为多个区域。 3.根据权利要求1所述的一种反应堆离散纵标法的结构化网格多级并行方法， 其特征 在于， 在轴向每一层划分的分块区域， 使用多 线程并行扫描计算， 具体为： 划分的分块区域存在三个维度， 外层循环的维度保持不变， 在径向坐标上按照线程数 划分为多个分块， 使用多 线程并行扫描计算。 4.根据权利要求1所述的一种反应堆离散纵标法的结构化网格多级并行方法， 其特征 在于， 多进程并行的结构化网格是流水线 波前栅元的扫描结构。 5.根据权利要求4所述的一种反应堆离散纵标法的结构化网格多级并行方法， 其特征 在于， 多进程并行扫描计算过程中： 当进程位于边界时， 只执 行发送操作； 当进程位于中间时， 只执 行接收操作； 其中， 接收操作采用阻塞式通信函数， 发送操作采用阻塞式通信函数或非阻塞式通信 函数。 6.根据权利要求1所述的一种反应堆离散纵标法的结构化网格多级并行方法， 其特征 在于， 多进程并行扫描计算过程中： 计算过程采用KBA并行扫描算法。 7.根据权利要求1所述的一种反应堆离散纵标法的结构化网格多级并行方法， 其特征 在于， 多线程并行扫描计算中： 每一层的径向坐标扫描计算具 备流水线并行。 8.根据权利要求1所述的一种反应堆离散纵标法的结构化网格多级并行方法， 其特征 在于， 多进程并行扫描计算使用MPI实现； 多 线程并行扫描计算使用OpenMP实现。 9.一种计算机设备， 包括存储器和处理器， 所述存储器存储有计算机程序， 其特征在 于， 所述处 理器执行所述计算机程序时实现权利要求1 ‑8中任一项所述方法的步骤。 10.一种计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 所述计算机程序 被处理器执行时实现权利要求1 ‑8中任一项所述方法的步骤。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114970206 A 2一种反应堆离散纵标法的结构化 网格多级并行方 法和设备 技术领域 [0001]本发明涉及堆芯数值计算、 中子/光子输运计算等技术领域， 具体涉及一种反应堆 离散纵标法的结构化网格多 级并行方法和设备。 背景技术 [0002]反应堆物理求解中子输运方程， 主要获得物理参数中子注量率(中子通量) 其中与位置、 能量、 离散方向和时间相关。 波尔兹曼输运方程是粒子分布函数 随时间和空间变化的微分 ‑积分方程， 它可以区分为在稳态和瞬态情况下的求解方案， 一般 情况下稳态方程包 含空间自由度， 能量和运动方向六个自变量。 [0003] [0004]求解中子输运方程时， 常用的近似方法是把变量Ω直接离散 的数值方法， 即只对 选定的若 干个离散方向Ωm对中子输 运方程求解。 从中子输 运方程求出φ(r,E,Ωm)后， 关于 方向Ω的有关积分则用数值积分来近似表示。 [0005] [0006]式中求积系数ωm， 离散方向及其数目取 决于计算精度的要求， 这便是离散纵标方 法(SN方法， 又写作SN)。 此处下标N表示方向向量在某个纵坐标方向上(例如直角坐标系的x 方向坐标轴)的离散点数目。 在反应堆物理和屏蔽计算中， 对中子角通量密度分布各向异 性 比较严重或非均匀性比较强烈的问题(例如栅元或燃料 组件)的计算中都广泛应用。 用SN数 值方法求解中子输运方程的一个重要问题是对计算的加速， 一方面可以通过收敛算法来减 少迭代计算的次数， 另一方面可以利用SN方法在局部计算的天然并行性， 通过并行计算机 来并行求 解加快求 解速度。 [0007]然而现有的输运方程求解方法， 例如 Hydra‑SN3D软件是使用S N方法求解输运方程 的通用程序， 强调在结构化网格情况下使用KBA并行扫描算法来并行求解几何的各个区域。 然而该现有技 术仍然存在资源浪费， 效率较低的问题。 发明内容 [0008]针对上述问题， 本发明提供了一种反应堆离散纵标法的结构化网格多级并行方法 和系统。 本发明首先对结构化网络按照所在的卦限进行并行求解， 在每个卦限内部的计算 外层循环为单个离散方向和轴向分层， 在每一层的径向上按照二维进程数划分为多个区 域， 实施多 级并行扫描计算， 本发明提高了计算效率。 [0009]本发明通过 下述技术方案实现： [0010]一种反应堆离 散纵标法的结构化网格多 级并行方法， 包括： [0011]将每个卦限的结构化网格进行轴向分层， 在轴向每一层进行径向区域分解， 使用 多进程并行扫描计算； 在轴向每一层划分的分块区域， 使用多 线程并行扫描计算。说　明　书 1/6 页 3 CN 114970206 A 3