Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11422/11118
Type: Tese
Title: Modelo computacional paralelo baseado em GPU para cálculo do campo de vento de um sistema de dispersão atmosférica de radionuclídeos
Author(s)/Inventor(s): Pinheiro, André Luís da Silva
Advisor: Schirru, Roberto
Abstract: Com o objetivo de melhorar a previsão da dispersão atmosférica de radionuclídeos (DAR) nas proximidades da Central Nuclear Brasileira Almirante Álvaro Alberto (CNAAA), está em desenvolvimento um sistema computacional mais refinado. Para alcançar o refinamento desejado, o esforço computacional necessário aumenta de tal forma que a execução do sistema pelos computadores atuais leva a um tempo de processamento proibitivo. Com o objetivo de acelerar a execução de tal sistema refinado, permitindo seu uso efetivo na previsão em tempo real da DAR, uma abordagem paralela baseada em GPU foi proposta. Basicamente, o sistema DAR usado no CNAAA é composto por 4 módulos principais (programas): Módulo Termo Fonte, Campo de Vento, Dispersão de Pluma e Módulos de Projeção de Pluma. Este trabalho é focado no módulo do Campo de Vento, que utiliza uma abordagem não divergente, com base no modelo Winds Extrapolated from Stability and Terrain (WEST). Devido à forte natureza sequencial do algoritmo, a decomposição do domínio por um particionamento 3D-Red-Black foi proposto e um novo algoritmo baseado em GPU paralelo foi implementado usando o Compute Unified Device Architecture (CUDA) e a linguagem de programação C. Como resultado, o tempo de execução de uma simulação de malha fina diminuiu de cerca de 450 segundos (executado em um Intel-I7) a 5,60 segundos (em execução em uma GPU GTX-680). Aqui, são apresentadas e discutidas as questões mais importantes da implementação paralela, sua otimização, bem como os resultados comparativos.
Abstract: In order to improve the prediction of atmospheric dispersion of radionuclide (ADR) in vicinity of Central Nuclear Almirante Alvaro Alberto (CNAAA) Brazilian Nuclear Power Plants (NPP), a more refined computational system is under development. To achieve desired refinement, the required computational effort increases in such a way that system's execution by current computers leads to prohibitive processing time. Aiming to accelerate execution of such refined system, allowing its effective use in real-time prediction of ADR, a GPU-based parallel approach has been proposed. Basically, the ADR system used in CNAAA is comprised by 4 main modules (programs): Source Term, Wind Field, Plume Dispersion and Plume Projection modules. This work is focused on the Wind Field module, which uses a mass-consistent approach, based on Winds Extrapolated from Stability and Terrain (WEST) model. Due to the strong sequential nature of the algorithm, domain decomposition by a 3D-RedBlack partitioning was proposed and a new parallel GPU-based algorithm was implemented using the Compute Unified Device Architecture (CUDA) and C programming language. As a result, the execution time of a fine-grained simulation decreased from about 450 seconds (running on an Intel-I7) to 5,60 seconds (running on a GTX-680 GPU). Here, the most important issues of the parallel implementation, their optimization, as well as comparative results, are presented and discussed.
Keywords: Engenharia Nuclear
Dispersão atmosférica de radionuclídeos
Cálculo do campo de vento
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA NUCLEAR
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Nuclear
Department : Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Mar-2017
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Engenharia Nuclear

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