反应堆安全分析与优化设计高度依赖高精度流固耦合（Fluid-Structure Interaction，FSI）仿真。随着网格规模向亿级乃至百亿级扩展，分区式FSI计算面临两大挑战：非匹配网格间的全局数据交互带来严重的跨节点通信开销；流体求解中的计算密集型任务与结构求解中的访存密集型任务难以协同执行，造成GPU资源利用率不足。

针对上述问题，中心自主研发了GPU异构加速FSI仿真框架，创新提出无矩阵树码径向基函数映射（MFTC-RBF）与双流水线异步调度（DAS）两项核心技术。MFTC-RBF利用树码方法将全局稠密交互转化为局部近远场计算，通过计算-通信重叠隐藏跨节点传输时延，并以混合精度和Horner多项式逼近消除GPU对数运算瓶颈；DAS将流体求解中的DGeMM任务和结构求解中的SpMV任务分别调度至Tensor Cores和CUDA Cores异步并发执行，提升GPU片上异构资源利用率。依托东方超算的端到端测试表明，该框架将总仿真耗时大幅缩减约70%，并在铅铋快堆燃料棒流致振动验证中实现了高保真预测，其一阶湿模态频率计算误差仅约2.3%。

GPU加速流固耦合（FSI）计算框架整体架构

该研究成果已被国际高性能计算、网络、存储和分析大会（SC 2026）录用。SC是CCF-A类计算机体系结构与高性能计算领域的顶级学术会议。本工作得到国家重点研发计划及中国科学院先导A专项支持。论文第一作者为我中心博士后苗雪，通讯作者为王珏正高级工程师。

相关链接：

Xue Miao, Jue Wang*, Qida Lin, He Bai, Meng Wan, Shufei Zhang, Renkai Jiang, Yangang Wang, Chunbao Zhou, Ningming Nie, Rongqiang Cao. Fluid-Structure Interaction Simulation of Nuclear Reactors with Ultra-Large-Scale Meshes on GPU Clusters. In Proceedings of the International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis (SC 2026). ACM, 2026.

责任编辑：郎杨琴