多线程并行在CHF一体化开发系统中的应用

明平洲 李治刚 潘俊杰 芦韡

摘 要

CHF（Critical Heat Flux）一体化开发系统根据临界热流密度的实验数据与子通道计算进行相互对比和统计学分析，最终对CHF经验关系式进行修正和优化。由于CHF一体化开发系统的运行效率偏低，且反复调用子通道计算模块，所以引入多线程并行编程技术来加速计算。通过OpenMP和POSIX线程两种编程方案取得不同的加速效果，区别在于后者编程难度更大。19组实验数据问题的CHF一体化开发系统运行效率被提升5倍左右，接近加速的理论上限。

关键词

CHF经验关系式;子通道计算;并行计算;多线程

中图分类号： TM75                  文獻标识码： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.15.015

堆芯的热工水力设计准则之一是在正常、运行瞬态及中等频率事故工况下，堆芯不发生偏离泡核沸腾。当前计算偏离泡核沸腾比率（DNBR，Departure From Nucleate Boiling Ratio）的主流是采用子通道程序。目前采用子通道模型进行堆芯热工水力分析的程序很多，世界上主要的核电设计公司均拥有各自的子通道程序，如法国阿海玛公司开发的FLICA程序[1]，美国西北太平洋国家实验室开发的COBRA程序[2]是典型代表，以上程序都已在工程上得到应用。中国核动力研究设计院设计所近期也研制了具备全堆芯计算能力的子通道程序CORTH。

对于堆芯的稳态工况和预计事故工况都要分别计算出最小的DNBR值。子通道计算中要准确地得到DNBR值，首先必须准确地计算出临界热流密度值CHF，记为qCHF。预测堆芯的qCHF较为复杂，堆芯轴向和径向热流密度的分布、棒的间隙以及流体、定位格架等多种因素都会对临界热流密度产生一定影响。……