流化床实时模拟中的高性能计算
化工过程的实时模拟是化工界长久以来的梦想,有望彻底改变其研发模式.但其计算量巨大,传统模拟的速度与实时相去5～6个量级,实现希望渺茫.近年来异构超级计算机发展迅速为此带来了希望.开发了适用于异构系统的多尺度并行计算软件,已可实现气固流态化过程的准实时模拟.对于涉及复杂迭代和矩阵操作的气体计算,采用CPU处理;对于包含大量简单运算的颗粒计算,采用GPU加速.采用能量最小多尺度模型(EMMS),对流化床中的颗粒分布做出预测,据此对计算区域进行非均匀分割,以保证负载均衡.同时,跨进程颗粒信息传递及CPU流体求解与GPU颗粒计算重叠进行,提高了计算效率.通过对中试装置的模拟验证了软件的正确性,计算实时可达1/280.通过与显示和控制程序耦合,在线显示气固两相的流动状态并交互调控操作气速,从而首次实现了虚拟过程的计算模式,并有望在近期最终实现实时模拟.
化学工业 流化床 过程模拟 高性能计算 能量最小多尺度模型
卢利强 徐骥 高国贤 葛蔚
中国科学院 过程工程研究所,北京 100190;中国科学院大学,北京 100049 中国科学院 过程工程研究所,北京 100190
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204-211
2014-11-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）