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大规模磁约束聚变数值模拟 张文禄 University of California, Irvine 中国科技大学 重要性和必要性 美国 欧洲 日本 中国 执行中 项目 SciDAC ITM BPSI NEXT …… 软件成果 GTC,GYRO,GEM,GS2 M3D, NIMROD BOUT,XGC,TEMPEST …… GENE,GYSELA HMGC …… GT5D MARG2D …… …… 筹划中 FSP（计划25M/年，20年） CFSI? 在ITER项目的激励下，美欧日通过大规模模拟的专项支持计划，投入大量人力、物力和财力资源，开发研究大型数值模拟程序，开发群体中有专门的高性能计算编程人员、本学科的数值模拟研究人员（核心）、理论和实验辅助团队、计算技术支持系统等： 20年长期目标 从国家长期能源战略和磁约束聚变研究计划出发，发展独立自主的模块化集成建模（Modeling）与大规模并行模拟（Simulation）软件的能力； 利用俩所基础，合作构建一套完整建模程序，并建立一个放电参数和位形数据库，在此基础上开展大规模聚变模拟软件校验和物理过程研究。 全国合作建立一套从建模到模拟的完整程序： Fusion Simulator。为ITER计划及DEMO总体设计提供独立自主的、前瞻性的模拟研究； 培养和吸引一支全国性的建模与模拟的合作队伍。 2009-2011年目标 建模：在与两个聚变院所合作的基础上，利用并整合已引进的建模软件（例如EFIT，TRANSP，CQL3D， TORIC， NUBEAM，ONETWO等），建立一个放电参数数据库：平衡位形、背景和高能量粒子的密度分布等参数和数据，为针对HL-2A和EAST的大规模数值模拟服务。 湍流输运：应用GTC和BOUT大规模模拟软件着重研究 湍流传播和演化规律； 探讨湍流和平衡剪切、带状剪切、测地声模的相互作用，次级模和结构（Secondary Mode And Structure，例如Zonal Flow, Zonal Field和GAM）的自组织现象。 高能量粒子物理：应用GTC、HMGC和M3D大规模模拟软件研究 高能量粒子在环向阿尔芬本征模禁带中驱动的single-n阿尔芬本征模和高能量粒子模（EPM）的线性和非线性演化规律； 禁带中和禁带间的高能量粒子驱动模（AEs、EPM）的Multi-n多模耦合和相互作用； 以及高能量粒子驱动的湍流与背景粒子驱动的湍流的相互作用。 2009-2011年目标（续） 开展波加热和电流驱动应用程序的开发；启动非线性磁流体、等方面的模拟研究。 大规模数值模拟技术 应用数学和计算机科学的合作支持。 聚变模拟计算软件的引进、移植、应用、参与开发，独立开发。 建设一个中等规模计算集群。 可能开展的工作？ GTC ZF/GAM Phys, CTEM, TAE/EPM HMGC MOUT M3D Modeling CS/Applies Math Optimization, Dedicated Common Libraries, Arithmetic Schemes?