[发明专利]一种基于GPU硬件加速的散裂靶可视化辅助系统及方法

权利要求书

1.一种基于GPU硬件加速的散裂靶可视化辅助系统及方法，其特征包括：

一套基于OpenCasCade图形库和STEP标准的MCNP辅助建模系统。改变了以往MCNP输入文件的手工文本输入方式，以图形的方式建立模型，通过STEP中性文件转换，快速生成MCNP输入文件，大幅节省时间，也降低了MCNP输入文件的出错率。

一套基于GPU硬件加速运算的颗粒流输运模拟计算及结果可视化系统。使用了大规模数据加速运算的新型硬件N卡GPU，大大加速了模拟过程，可以使研究进度大幅加快。

一套基于GPU硬件加速运算的高能蒙卡计算及结果可视化系统。使用了大规模数据加速运算的新型硬件N卡GPU，并实现了了相应的并行加速运算方法，对散裂靶的设计与模拟过程，可以起到非常关键的作用。

2.根据权利要求1所述的基于OpenCasCade图形库和STEP标准的MCNP辅助建模系统，其特征在于改变了以往MCNP输入文件的手工文本输入方式，可以以图形的方式建立模型，通过STEP中性文件转换，快速生成MCNP输入文件，大幅节省时间，也降低了MCNP输入文件的出错率。该模块不仅实现了模型创建、模型布尔运算、模型处理、模型可视化、数据交换等基本功能，还实现了模型的缩放，物理材料的添加等高级功能。

3.根据权利要求1所述的基于GPU硬件加速运算的颗粒流输运模拟计算及结果可视化系统，其特征在于和传统的实现方式不同，本系统使用了大规模数据加速运算的新型硬件N卡GPU。该系统基于DEM(Decrement Element Method)方法编写，并用GPU的高性能运算能力来加速模拟计算，用来模拟球体颗粒在各种容器中的运动并输出相关的物理量。其实现的主要功能包括：a、在不同容器中生成或读入已经生成好的不同半径及材料的球体颗粒，颗粒可以有不同的半径、密度、杨氏模量等参数，颗粒跟颗粒有不同的恢复系数、摩擦系数等参数。b、模拟生成或读入的颗粒在圆桶、方桶、各种漏斗等容器中的运动过程。c、输出颗粒的运动状态，包括坐标、速度、角速度、加速度等。d、输出颗粒的作用力状态，包括颗粒与颗粒之间以及颗粒跟墙之间的作用力。e、输出体系的动能、势能以及总能量。f、输出颗粒流出漏斗的流量。g、统计体系的力链分布。h、输出体力压强分布。

4.根据权利要求1所述的基于GPU硬件加速运算的高能蒙卡计算及结果可视化系统，其特征在于本发明使用了大规模数据加速运算的新型硬件N卡GPU，并实现了了相应的并行加速运算方法。在ADS散裂靶设计过程中，中子的输运过程的模拟是散裂靶设计的核心部分。对中子输运过程的模拟，通常采用蒙特卡洛(Monte Carlo)方法。目前，蒙特卡洛方法的实现以CPU为主，这些方法由于CPU计算能力不足导致计算规模不足，在模拟过程中，极大的限制了计算速度和模拟规模，在可以接受的时间内只能计算很小的空间尺寸和时间尺寸。GPU并行编程为蒙特卡洛方法提供一种方便、直接又经济的解决方案。本发明针对ADS散裂靶中高能质子、中子的输运过程，开发了GPU版本的中高能原子核散裂反应的模拟程序。GPU版本的中高能原子核散裂反应的模拟程序可以高效的模拟ADS散裂靶中中子、质子等粒子与靶材料中的原子所发生的高能原子核反应过程。对散裂靶的设计与模拟过程，可以起到非常关键的作用。