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作者：徐兴勤;梁立振;徐伟;吴浩;邹尚轩;刘婷;刘洋;李浩;
单位：安徽理工大学计算机科学与工程学院;合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室);中国科学院等离子体物理研究所;
摘要：基于负离子源的中性束注入是未来核聚变点火的重要加热技术,负氢离子束流大小是其重要指标之一,金属铯注入可以有效提高离子源中负氢离子的产额,因此铯在离子源内部的分布对提升束功率具有重要作用。本文借助直接模拟蒙特卡罗(DSMC)方法对注铯喷嘴进行模拟计算,研究铯注入量和喷发曲线对离子源内铯分布的影响。针对DSMC方法在中央处理器(CPU)串行计算中效率低的问题,本文基于CUDA架构实现分子运动、网格索引、碰撞计算与统计采样的全GPU并行化。本文通过对比串行和并行计算结果,验证并行程序的正确性,在不同算例均保持良好计算精度的前提下,并行加速比可达到11.6倍,具体并行效率取决于计算规模,最后成功利用这个并行程序实现注铯喷嘴处铯通量分布的数值模拟。
关键词：直接模拟蒙特卡罗(DSMC);;CUDA;;GPU;;并行计算
基金资助：国家重点研发计划项目(2024YFE030002-00);; 合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室)项目(21KZS202;21KZS208)
