激光間接驅(qū)動(dòng)靶丸輻射對(duì)稱性GPU并行算法研究.pdf

1、激光間接驅(qū)動(dòng)慣性約束聚變中,控制靶丸表面輻射對(duì)稱性是實(shí)現(xiàn)可控核聚變點(diǎn)火成功的關(guān)鍵任務(wù)。數(shù)值模擬靶丸內(nèi)爆物理過程以評(píng)價(jià)其表面輻射對(duì)稱性的好壞,可以優(yōu)化靶設(shè)計(jì),提高實(shí)驗(yàn)效率。但仿真模型結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化和數(shù)值計(jì)算的密集化嚴(yán)重阻礙了仿真分析的進(jìn)行。本文圍繞如何準(zhǔn)確、高效地計(jì)算靶丸輻射驅(qū)動(dòng)對(duì)稱性進(jìn)行了系統(tǒng)地分析和研究。
　　計(jì)算靶丸表面能流分布是對(duì)稱性分析以及對(duì)束-腔-靶位形參數(shù)優(yōu)化的前提,目前主要使用視角因子求解。視角因子的解析法具有速度快但

2、普適性低的特點(diǎn),而離散化解法適用于各種腔靶結(jié)構(gòu)和輻照條件。以兩區(qū)均勻等效模型為基礎(chǔ),對(duì)輻射面進(jìn)行三維網(wǎng)格離散后,分析了靶丸接受輻射能量的計(jì)算過程。針對(duì)其中出現(xiàn)的腔壁自身遮擋問題,利用四叉樹結(jié)構(gòu)對(duì)靶離散單元進(jìn)行層次化表示,再依據(jù)包圍盒的相交判斷快速剔除遮擋單元。
　　離散化的網(wǎng)格單元導(dǎo)致了計(jì)算量的急劇增加,數(shù)值計(jì)算時(shí)間大大延長(zhǎng)。并行技術(shù)是提供高性能計(jì)算的重要途徑,而實(shí)現(xiàn)了CPU/GPU協(xié)同處理的CUDA出現(xiàn)使得并行計(jì)算更加經(jīng)濟(jì)高效。

3、本文提出了一種在快速遮擋剔除下基于CUDA的靶丸輻射能流并行計(jì)算方法。在對(duì)三維離散視角因子算法并行性分析基礎(chǔ)上,依據(jù)CUDA編程模型,將單元視角因子計(jì)算和遮擋檢測(cè)過程映射至GPU各運(yùn)算線程,完成了算法的CUDA并行化。
　　選擇不同仿真模型進(jìn)行數(shù)值實(shí)驗(yàn),對(duì)算法的準(zhǔn)確性和效率進(jìn)行驗(yàn)證與分析。視角因子歸一性和對(duì)比解析解,驗(yàn)證了算法有效性。對(duì)比CPU的計(jì)算結(jié)果表明,在保證計(jì)算精度的同時(shí),基于CUDA的求解算法獲得了令人滿意的加速效果。最