Кросс-платформенный код Varia для многовариантных расчётов с анализом неопределённостей: возможности и перспективы

Кросс-платформенный код Varia для многовариантных расчётов с анализом неопределённостей: возможности и перспективы

• Моисеенко Е. В., Дробышевский Н. И.

• ИБРАЭ РАН

• IV школа-семинар СОКРАТ

• 5-9 октября 2010 года, Ленинградская обл., пос. Рощино

Анализ неопределённостей как осознанная необходимость

• Требования лицензирующих организаций (NRC, МАГАТЭ,…) - BEPU: Best Estimate Plus Uncertainty

• Неопределённость по CSAU:

• точность расчётных средств и экспериментальных данных

• эффект масштаба при использовании экспериментальных данных для расчёта РУ

• точность исходных данных при описании РУ

Обзор кода ВАРЯ

• ВАРЯ (Вероятностный Анализ Расчётов Ядерных реакторов, VARIAtion) – кросс-платформенный код, позволяющий:

• варьировать входные данные для расчётов кодами улучшенной оценки

• управлять запуском экземпляров кода на различных вычислительных системах (ПЭВМ, кластер)

• осуществлять статистическую обработку результатов

Особенности кода ВАРЯ

• Кросс-платформенность: Linux, Windows; x86, x64

• Модульность:

• подготовка данных
• запуск экземпляров кода
• сбор результатов
• обработка результатов

Структура кода

Как это работает

Этапы большого пути: 2009 год

• Первая версия кода:

• Модуль подготовки данных для кода HEFEST

• Расчёты на ПЭВМ

• Демонстрационные расчёты экспериментов SACR

• Сопряжённый модельный расчёт ВВЭР-440: вариантный расчёт HEFEST + для каждого результата HEFEST-M (5 параметров, 625 вариантов)

Этапы большого пути: 2010 год

• Развитие кода:

• Пробный расчёт на кластере ИБРАЭ (8 узлов по 4 ядра) кодом HEFEST. Модельная задача удержания расплава в корпусе ВВЭР-440 (4 параметра, 5000 вариантов)

• Модуль подготовки данных для кода HEFEST-М

• Расчёт эксперимента по высокотемпературной ползучести кодом HEFEST-М (3 параметра, 1000 вариантов)

• Использование препроцессора для расширения возможностей варьирования входного файла

• Другие расчёты

2010 год: модельная задача удержания расплава

• Варьируемые параметры:

• эффективная теплопроводность металлического слоя в вертикальном и горизонтальном направлениях

• эффективная теплопроводность оксидного слоя в горизонтальном направлении (в вертикальном – жёстко связана)

• мощность остаточного тепловыделения

• Результаты:

• временная зависимость максимальной температуры

• временная зависимость максимального потока тепла через стенку корпуса

2010 год: модельная задача удержания расплава

• Случайная сетка 10х10х10х5 с равномерным распределением по всем измерениям, для каждого узла получен результат

• Выбрано 250 результатов, т.е. вероятность покрытия доверительного интервала более 0,95

• Возможность использования системы для большого числа расчётов

• Выявление режимов, в которых код работает неустойчиво (12 авостов)

2010 год: высокотемпературная ползучесть корпусной стали

• Ползучесть:

• Расчёт кодом HEFEST-M, 1000 вариантов, по 10 значений каждого параметра

• Варьируемые параметры: прикладываемое давление и величины  и B

• Результат: время разрушения образца

2010 год: высокотемпературная ползучесть корпусной стали

• В эксперименте P = 26,5 МПа, T = 1273 K. Полученные величины: B = 5,09.108,  = 0,25, время разрушения: ~ 855 мин.

ВАРЯ: Огромные возможности

• Работает на разных платформах

• Распределяет задания по многоядерным узлам

• Адаптируется для использования с различными кодами

• Осуществляет статистическую обработку результатов

• Позволяет подготавливать результаты для представления как в визуальном, так и в численном виде

• Количество расчётов ограничено только аппаратными средствами и ресурсоёмкостью расчётного кода

• Может использоваться как мощное средство проверки устойчивости моделей и границ применимости

ВАРЯ: Блестящие перспективы

• Использование «больших» кластеров с системой управления заданиями

• Использование на грид-системах

• Доработка интерфейсов между модулями

• Адаптация к другим расчётным кодам (СОКРАТ…)

• Доработка модуля статистического анализа – переход на Python с SciPy

• Отчуждаемость кода

• Промышленная эксплуатация кода

Спасибо за внимание

• http://moiseenko.su/doc/socrat-2010.ppt