收藏本站
《中国科学技术大学》 2006年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

无网格数值模拟的并行算法及并行实现研究

曾清红  
【摘要】:无网格数值模拟是近十年来迅速发展起来的一种数值计算方法。这种方法建立在节点基础之上,无需网格信息,能够消除或部分消除网格划分所带来的困难。由于其无网格、精度高、收敛速度快等特点,在许多领域已获得广泛应用,具有很大的发展潜力。 无网格数值模拟中涉及到大量的矩阵运算,计算量比经典的计算方法明显偏大,对其并行算法及并行实现进行研究具有重要的意义。 本论文从如下七个方面对无网格数值模拟的并行算法进行研究: 1.并行节点搜索。如果节点规模较大,无网格数值模拟中节点搜索需要花费大量的时间。分析计算表明:使用并行顺序搜索或并行桶搜索算法,可以大大提高节点搜索的效率。 2.并行样点搜索。为取得较高的积分精度,无网格求解区域一般布置远远多于节点数目的样点,样点搜索也将耗费大量时间。经分析表明,使用并行顺序搜索或并行几何搜索算法,可以减少样点搜索时间。 3.无网格形函数及其导数的并行计算。无网格形函数及其导数的计算涉及到大量矩阵积、矩阵向量积、矩阵逆、矩阵求导、矩阵逆的导数等运算,计算量很大。采用划分算法,将计算任务分配到各个处理器,可以大大减少计算时间。在任务分配以后,形函数己自动实现中粒度并行计算,没有必要再进行细化。 4.数值积分的并行计算。精确的数值积分是无网格数值模拟的难点之一,讨论了适合于无网格数值积分的三种技术。计算结果表明:数值积分是无网格方法的一个非常重要的环节,将直接影响到方法的精度。采用单位分解积分是一个很好的选择。 5.本质边界条件的并行处理。本质边界条件的处理也是无网格数值模拟的难点之一,讨论了多种本质边界条件的处理方法,并研究了边条处理方法的并行计算情况。采用修正变分原理、罚函数法或基于达朗伯原理的配置法来处理本质边界条件,都是很好的选择。 6.线性方程组的并行求解。使用并行高斯消元或并行预处理共轭梯度法求解方程组。前者具有高的求解精度;后者具有很快的收敛速度,但只适合于对称正定矩阵。 7.负载平衡。采用多层图形划分算法进行负载平衡,研究了无网格数值模拟中任务划分的具体实现。分析表明,负责平衡是无网格数值模拟并行计算非常关键的一个环节,直接影响到并行计算的效率。 基于单位分解和有限覆盖,提出了特别适合于无网格并行计算的单位分解积分方法,在此基础之上研究了基于单位分解积分的无网格伽辽金方法。这是一种真正的
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP301.6

手机知网App
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 于方;郑晓薇;孙晓鹏;;基于多层k路划分的三维网格并行任务分配策略[J];计算机工程与设计;2010年02期
2 苏洲;胡文宝;;二维大地电磁正演中的无网格算法[J];物探与化探;2012年06期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 任红萍;插值型无网格方法研究[D];上海大学;2010年
2 周星;含动边界复杂非定常流动的无网格算法研究[D];南京理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 李美香;无网格法的理论研究及其在Helmholtz问题中的应用[D];大连理工大学;2008年
2 于方;三角网格模型最短路径并行算法的研究与实现[D];辽宁师范大学;2009年
3 苏洲;地球物理正演中的无网格法算法研究[D];长江大学;2012年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;Membrane finite element method for simulating fluid flow in porous medium[J];Water Science and Engineering;2009年02期
2 孙延维;并行计算机系统浅析[J];湖北教育学院学报;2005年02期
3 梁成升;段新华;;小型集群系统并行计算环境的实现[J];濮阳职业技术学院学报;2011年02期
4 王慧娟;;基于移动Agent技术的并行Web信息检索[J];情报探索;2007年09期
5 夏茂辉;贾延;刘广君;;弹性力学问题的径向点插值法[J];青岛科技大学学报(自然科学版);2006年02期
6 庞辉,张伟星;无单元法解拉普拉斯方程和泊松方程[J];青岛建筑工程学院学报;2000年01期
7 秦雅菲,张伟星;无单元法在求解平面稳态温度场中的应用[J];青岛建筑工程学院学报;2003年01期
8 孙建东;张伟星;;无单元法在平板弯曲问题中的应用[J];青岛理工大学学报;2005年06期
9 张伟星;宋荣坡;;Reissner型板分析的边界无单元法[J];青岛理工大学学报;2006年04期
10 王乐生;张伟星;;边界无单元法计算薄板弯曲问题[J];青岛理工大学学报;2006年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 金向阳;;基于移动最小二乘法的人工关节三维曲面拟合研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
2 宋绍民;张振飞;王耀南;;传感器数据的精确重构方法及其性能研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
3 陈连荣;彭朝晖;;高斯射线声场模型在MPI环境下的并行算法设计[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
4 侯有政;张方;;基于CUDA的动载荷频域识别的并行算法研究[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)上册[C];2011年
5 王杰光;肖明贵;刘宝臣;;滑动最小二乘近似函数的拟合特性及其应用[A];第十一届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2002年
6 ;A FRAMEWORK OF PENETRATION MECHANICS FOR A HARD PROJECTILE[A];祝贺郑哲敏先生八十华诞应用力学报告会——应用力学进展论文集[C];2004年
7 周进雄;王学明;张智谦;张陵;;形状设计灵敏度分析的无网格法[A];首届全国航空航天领域中的力学问题学术研讨会论文集(下册)[C];2004年
8 刘岩;韩耀宗;张雄;陆明万;;Hermite型径向点插值无网格法[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
9 高凌天;刘凯欣;刘颖;;无网格方法在冲击动力学中的应用[A];计算爆炸力学进展[C];2006年
10 苑维然;陈璞;刘凯欣;;带有双重循环展开的非对称稀疏线性方程组快速直接解法[A];计算爆炸力学进展[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙顺凯;流体力学方程与扩散方程有限点方法的若干研究[D];中国工程物理研究院;2010年
2 郑兴;SPH方法改进研究及其在自由面流动问题中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张忠;固体炸药冲击起爆的物质点法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 杨庆年;武汉地铁车站深基坑变形特性分析[D];华中科技大学;2010年
5 张琦;多核系统中的程序性能优化研究[D];中国科学技术大学;2010年
6 张祖军;无网格法及其在注塑充填数值分析中的应用[D];华南理工大学;2010年
7 乔华;Arlequin构架下结构多尺度数值模拟[D];浙江大学;2011年
8 廖臣;三维电磁粒子模拟并行算法及其应用研究[D];电子科技大学;2010年
9 赖生建;计算电磁学中的径向基无网格法[D];电子科技大学;2010年
10 陈海勇;网格作业调度关键技术研究[D];解放军信息工程大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吕信;激光能量沉积光路追踪法及其并行化[D];中国工程物理研究院;2009年
2 白廷义;基于激光扫描数据的隧道曲面重建技术研究[D];山东科技大学;2010年
3 刘婷;用无网格Galerkin法求解地下水流拟三维问题[D];辽宁师范大学;2010年
4 王东阳;多智能体调度优化算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 张作阳;基于鲁棒性分析推断三羟基丙醛对两种酶的抑制作用[D];大连理工大学;2010年
6 苏涛;甘油生物歧化生产1,3-丙二醇的混杂非线性动力系统辨识[D];大连理工大学;2010年
7 申俊华;中期火电开机优化的多核并行算法及其应用[D];大连理工大学;2010年
8 郜晓亚;水电站(群)长期优化调度多核并行算法与应用[D];大连理工大学;2010年
9 顾慧;基于异构平台的并行计算性能可视化研究[D];辽宁师范大学;2010年
10 裴保梅;基于物理特征的二维流场的并行拓扑结构分析[D];中国海洋大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭小虎;秦洪;;适用于可变形体物理建模与模拟的无网格方法[J];中国科学(F辑:信息科学);2009年01期
2 徐金中;汤文辉;;SPH方法在层裂损伤模拟中的应用[J];强度与环境;2009年01期
3 徐世浙;点源二维各向异性地电断面的直流电场有限元解法[J];山东海洋学院学报;1988年01期
4 龙述尧;用无网格局部Petrov-Galerkin法分析非线性地基梁[J];力学季刊;2002年04期
5 陈美娟,程玉民;改进的移动最小二乘法[J];力学季刊;2003年02期
6 李九红;程玉民;;无网格方法的研究进展与展望[J];力学季刊;2006年01期
7 武亮亮;郑晓薇;;基于三维网格的最短路径并行算法研究[J];计算机工程与设计;2008年05期
8 寇晓东,周维垣;应用无单元法近似计算拱坝开裂[J];水利学报;2000年10期
9 胡建德;电法勘探中的数学模型[J];数学的实践与认识;2004年02期
10 左加;任意多边形匀面重心的计算方法[J];数学通报;2002年10期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郭正;包含运动边界的多体非定常流场数值模拟方法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
2 李树忱;断续节理岩体的无风格流形方法和实验研究[D];上海大学;2004年
3 陈小斌;大地电磁正反演新算法研究及资料处理与解释的可视化集成系统开发[D];中国地震局地质研究所;2003年
4 李九红;复变量无网格方法及其应用研究[D];西安理工大学;2004年
5 段勇;偏微分方程的无网格区域分解方法[D];复旦大学;2005年
6 孙晓鹏;三维模型的分割及应用研究[D];中国科学院研究生院(计算技术研究所);2005年
7 程荣军;无网格方法的误差估计和收敛性研究[D];上海大学;2007年
8 王兵;非结构动网格上的多介质流数值模拟方法研究[D];南京理工大学;2008年
9 代淑兰;复杂化学反应流并行数值模拟[D];南京理工大学;2008年
10 马志华;自适应无网格及网格和无网格混合算法研究[D];南京航空航天大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 王燕龙;多重网格方法的大地电磁正演模拟与分析[D];中南大学;2011年
2 龚炜;无网格方法在偏微分方程数值解中的应用研究[D];南京航空航天大学;2002年
3 黄宏强;非结构网格自动分区算法研究[D];南京航空航天大学;2004年
4 江兴贤;用无网格算法求解Euler/N-S方程[D];南京航空航天大学;2004年
5 孙迎丹;无网格算法研究[D];西北工业大学;2005年
6 刘彦红;基于非结构网格的斜爆轰波流场数值模拟[D];南京理工大学;2005年
7 蒋超奇;三维复杂外形下的无网格算法研究[D];西北工业大学;2006年
8 龙建旭;配点型无网格法的误差影响因素分析及其在动力特性分析中的应用[D];贵州大学;2006年
9 曾国;大地电磁二维有限元正演数值模拟[D];中南大学;2008年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 于方;;多核多线程并行编程模型研究及应用[J];阴山学刊(自然科学);2012年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 吴伟;许厚谦;王亮;薛锐;;基于无网格方法的化学反应流场数值模拟[A];第十六届全国流体力学数值方法研讨会2013论文集[C];2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 陈燚;武汉市农村民居的抗震性能研究与倒塌模拟[D];武汉理工大学;2011年
2 王丽华;偏微分方程的楔形基无网格法[D];西安理工大学;2010年
3 杨坤平;大地电磁二维无单元法正演数值模拟[D];中南大学;2013年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026