收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

面向对象的电磁成形有限元程序设计及GPU并行计算

汤单  
【摘要】:电磁成形技术是改善轻质合金材料难成形性的一种重要技术手段。电磁成形过程涉及热力学、机械、电磁学等多学科交叉,以有限单元法为代表的数值模拟技术能有效的求解这一复杂过程。但电磁成形的数值模拟通常基于商业有限元软件,随着有限元技术的飞速发展,在这些闭源商业软件上添加新单元、新材料和新算法成为一项挑战。同时,在求解大规模复杂的电磁成形过程、探讨电路参数对成形性能的影响时,存在计算效率低、精度差等问题。针对以上问题,本文将面向对象的编程技术应用于电磁成形多物理场耦合的有限元程序设计中,并讨论了电磁成形过程在图形处理器(GPU)上的并行计算方法。本文具体研究工作如下:1.基于面向对象的编程思想搭建支持光滑有限元法的单物理场有限元分析框架。将有限元分析的通用计算流程抽象成输入-输出模块、有限元组件、分析模块和矩阵向量运算模块,组成以上模块的主要类被定义为抽象类,通过其子类来实现具体功能,并采用工厂设计模式在运行时动态的创建子类,实现程序的可扩展性和灵活性。通过分析有限元法与光滑有限元法的共性,建立了表示数值分析方法的Method基类及其派生类,据此建立了表示子域的Sub Domain基类及其派生类,并将单元层次的计算转移到子域层次,从而实现多种数值分析方法的应用。2.基于面向对象的编程技术搭建用于分析电磁成形多物理场耦合的程序框架。为了实现多物理场耦合,建立Problem基类来描述待分析问题,其派生类EMFProblem类表示电磁成形问题,该类由EMModel、SMEModel和SMIModel三个分析类组成,EMFProblem类控制电磁成形数值分析的总体计算流程及各物理场间的数据传递,各分析类完成单个物理场的计算。在多场耦合问题中,当使用同一套网格离散相互交叠的多物理场时,需要读取重复单元,为了避免该问题,本文在整个问题域中建立了若干单元、节点集合,各分析类由这些集合描述。3.基于GPU的电磁成形多物理场耦合的并行计算。针对电磁成形计算过程中各层次级别的循环遍历,为了合理的利用GPU的计算资源和内存资源,介绍了相应的线程映射策略和数据存储格式。在此基础上,给出了矩阵、向量间的并行算法。针对由矩阵和向量组装引起的“竞写”问题,分别采用了原子操作和将子域级别的并行组装转换成自由度级别的并行计算策略。最后采用无矩阵组装的雅克比预处理共轭梯度法(J-PCG)求解线性方程组。数值算例表明,GPU并行计算能显著提高电磁成形问题的计算效率。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前18条
1 陆建勇;曹雪虹;焦良葆;;基于GPU交互式光线跟踪算法的设计与实现[J];南京工程学院学报(自然科学版);2009年03期
2 刘家彤;王春洁;吴健;付志方;;二维结构拓扑优化的GPU并行计算方法研究[J];机械设计与制造;2020年01期
3 徐磊;徐莹;;多体问题在GPU上实现的讨论[J];计算机应用与软件;2012年01期
4 于飞;吉庆兵;罗顺;张李军;兰天;;GPU计算及其在密码分析中的应用[J];信息安全与通信保密;2012年12期
5 陈来军;陈颖;许寅;梅生伟;;基于GPU的电磁暂态仿真可行性研究[J];电力系统保护与控制;2013年02期
6 付诚;贾年;;基于混合高斯模型和GPU的车辆闯红灯快速检测算法及实现[J];西华大学学报(自然科学版);2012年02期
7 杨千禾;;GPU并行计算在雷达信号处理中的应用[J];软件导刊;2021年03期
8 张澳博;;GPU并行计算分析[J];数字通信世界;2017年09期
9 陈俊杰;金小刚;;基于GPU的高质量隐式曲面四边形化[J];计算机辅助设计与图形学学报;2016年04期
10 刘进锋;郭雷;;神经网络前向传播在GPU上的实现[J];微型机与应用;2011年18期
11 汪煜;侯精明;张兆安;张大伟;王志力;明瑞中;;基于非结构网格的洪水演进过程中GPU加速数值模型研究[J];水动力学研究与进展(A辑);2021年04期
12 都志辉;温琳清;;GPU支持的低延迟引力波数据处理[J];中国科学:物理学 力学 天文学;2017年01期
13 邓彦伶;;基于GPU的异构计算技术在超级计算领域的现状及发展展望[J];电脑迷;2017年08期
14 戴云峰;周志芳;强建科;刘冰;;基于GPU实现汉克尔变换并行计算[J];物探化探计算技术;2012年05期
15 袁涛;马艳;刘定生;;GPU在遥感图像处理中的应用综述[J];遥感信息;2012年06期
16 刘毅;;基于GPU的游戏粒子系统设计[J];软件导刊;2011年06期
17 夏俊峰;杨帆;李静;郑秀玉;;基于GPU的电力系统并行潮流计算的实现[J];电力系统保护与控制;2010年18期
18 胡鹤;赵毅;庞飞;;GPU加速高性能计算平台上容器性能评估[J];云南民族大学学报(自然科学版);2021年01期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 梁亮;张定华;毛海鹏;王凯;吴清;;用GPU实现快速三维图像重建[A];2004年CT和三维成像学术年会论文集[C];2004年
2 陆娟娟;温柏坚;王毅;陆进军;郭文鑫;;基于GPU并行的静态安全分析设计与应用[A];2016智能电网发展研讨会论文集[C];2016年
3 王健;许明;陈飞国;葛蔚;李静海;;单相流动直接数值模拟在GPU上的实现[A];中国颗粒学会第七届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2010年
4 刘丽;刘晓峰;李洪林;;GPU加速技术在分子模拟中的应用[A];2011年全国药物化学学术会议——药物的源头创新论文摘要集[C];2011年
5 刘志宏;张年梅;;磁流体力学数值模拟GPU加速技术研究[A];第九届全国流体力学学术会议论文摘要集[C];2016年
6 ;GPU加速基于经验模态分解的高动态范围图像色调映射[A];第六届和谐人机环境联合学术会议(HHME2010)、第19届全国多媒体学术会议(NCMT2010)、第6届全国人机交互学术会议(CHCI2010)、第5届全国普适计算学术会议(PCC2010)论文集[C];2010年
7 任鸿翔;金一丞;尹勇;;基于GPU的多重凹凸贴图方法[A];2007系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2007年
8 张嘉华;梁成;李桂清;;细分曲面的GPU完全实现[A];中国计算机图形学进展2008--第七届中国计算机图形学大会论文集[C];2008年
9 钟何平;黄攀;田振;吴浩然;;基于GPU的干涉相位质量图快速计算方法[A];中国声学学会水声学分会2015年学术会议论文集[C];2015年
10 张明磊;孙树立;邱鑫;;基于重心坐标插值的网格变形GPU并行方案[A];北京力学会第19届学术年会论文集[C];2013年
11 李茂文;唐林波;曾涛;张超;韩煜祺;于春磊;;基于嵌入式GPU的双目视觉测距研究[A];第十届全国信号和智能信息处理与应用学术会议专刊[C];2016年
12 罗月童;薛晔;刘晓平;;基于GPU的多分辨率体数据重构技术研究[A];计算机技术与应用进展·2007——全国第18届计算机技术与应用(CACIS)学术会议论文集[C];2007年
13 常新正;王宇新;狄少丞;郭禾;季顺迎;;基于GPU的颗粒离散元并行计算[A];颗粒材料计算力学研究进展[C];2012年
14 邢怡;;基于GPU的逆时偏移方法在地震数据处理中的应用[A];中国地球物理2013——第二十二专题论文集[C];2013年
15 刘颜;金一丞;尹勇;任鸿翔;;航海模拟器中基于GPU的雨的实时渲染[A];第十四届全国图象图形学学术会议论文集[C];2008年
16 李慧;付志一;;基于GPU计算的有限元总刚组成方法探索[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年
17 王为中;胡天跃;;基于GPU的三维地震波变阶数交错网格数值模拟[A];中国石油学会2017年物探技术研讨会论文集[C];2017年
18 孙伟平;向杰;廖红虹;周敬利;;基于GPU的协方差矩阵粒子滤波算法[A];第七届和谐人机环境联合学术会议(HHME2011)论文集【oral】[C];2011年
19 潘宏伟;李辉;廖昌阊;曾安祥;;一种基于现代GPU的大地形可视化算法[A];'2006系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2006年
20 蔡勇;;基于GPU并行的材料结构一体化拓扑优化方法[A];中国力学大会-2015论文摘要集[C];2015年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 白冰;混响室电磁环境的GPU并行重建算法及应用研究[D];西安电子科技大学;2015年
2 陈俊杰;基于GPU的隐式曲面多边形化和造型技术[D];浙江大学;2015年
3 崔树林;基于GPU的并行矢量数据分析与索引技术研究[D];中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所);2014年
4 王思博;GPU加速耗散粒子动力学模拟软件及其在重质油介观模拟中的应用[D];中国科学院研究生院(过程工程研究所);2015年
5 李荣春;基于GPU的软件无线电并行算法与系统结构关键技术研究[D];国防科学技术大学;2014年
6 韩元利;基于GPU编程的虚拟自然环境技术研究[D];武汉大学;2007年
7 李昌国;基于谱间和校正相关性的高光谱图像压缩方法研究及GPU并行实现[D];成都理工大学;2015年
8 张楠;基于相位差异的地基望远镜图像恢复算法与GPU高速实现[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2012年
9 葛子厚;基于GPU动态误差度量的大规模地形绘制方法[D];吉林大学;2012年
10 李仕;航空异速像移模糊实时恢复算法研究与GPU平台实现[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
11 蔡勇;基于GPU的车身结构接触碰撞过程并行计算方法[D];湖南大学;2013年
12 甘新标;面向众核GPU的编程模型及编译优化关键技术研究[D];国防科学技术大学;2012年
13 代媛;基于GPU并行计算的图像压缩技术研究[D];西北农林科技大学;2014年
14 王晶;基于等几何分析模型的数控编程GPU内核及应用优化算法[D];西北工业大学;2019年
15 张兵;高超声速多场耦合及其GPU计算加速技术研究[D];南京航空航天大学;2011年
16 任鸿翔;航海模拟器中基于GPU的海洋场景真实感绘制[D];大连海事大学;2009年
17 王英俊;结构分析中的GPU并行快速多极边界元法研究[D];华中科技大学;2013年
18 狄少丞;基于GPU并行算法的海洋平台及船舶结构冰荷载的离散元分析[D];大连理工大学;2015年
19 程开东;基于GPU并行计算的动态签名鉴别算法研究[D];吉林大学;2009年
20 陈照云;基于小规模GPU集群平台的深度学习任务调度研究[D];国防科技大学;2019年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 汤单;面向对象的电磁成形有限元程序设计及GPU并行计算[D];湖南大学;2021年
2 刘聪;基于多GPU的逆时偏移并行化方法研究[D];湖南大学;2021年
3 徐琛彦;基于的分子对接加速技术研究GPU[D];国防科学技术大学;2010年
4 宋卢军;基于GPU的实时部分相干光并行生成算法研究[D];长春理工大学;2016年
5 彭德雯;基于GPU加速的四面体网格优化[D];浙江大学;2013年
6 罗淑华;基于GPU加速的车辆检测及跟踪的研究与实现[D];中南大学;2014年
7 胡一帆;基于GPU加速的并行人工鱼群算法及其应用[D];浙江大学;2011年
8 张震;基于机载GPU的无人机视频流实时检测系统的设计与实现[D];山东大学;2021年
9 彭灿;GPU堆管理器中地址随机化技术的研究与实现[D];湖南大学;2019年
10 周思璐;基于GPU的隐藏通道的研究[D];湖南大学;2019年
11 尚维;基于GPU的光纤非线性薛定谔方程的仿真与计算[D];北京交通大学;2019年
12 姜大闯;基于GPU的光纤振动信号并行处理研究[D];杭州电子科技大学;2019年
13 银朋;基于物理模型和GPU加速的火焰实时模拟[D];河南大学;2019年
14 李联炜;基于GPU集群的机器人人体综合特征识别算法研究[D];南京邮电大学;2019年
15 武旭晨;基于GPU并行计算的城市电动出租车充电设施优化选址研究[D];石家庄铁道大学;2019年
16 周志敏;可变形部件模型的并行加速及应用[D];上海交通大学;2016年
17 黄兰兰;基于访存行为分类的GPU内存调度研究[D];华中科技大学;2019年
18 梁观玉;基于嵌入式GPU的模切工件尺寸测量与表面缺陷检测算法研发[D];浙江大学;2019年
19 宋广振;基于嵌入式GPU的自由视点视频播放软件设计[D];浙江工业大学;2019年
20 吴文文;面向深度学习的GPU访存优化研究[D];哈尔滨工程大学;2019年
中国重要报纸全文数据库 前11条
1 本报记者 藏瑾;苹果、三星自研GPU:手机厂商供应链发力[N];21世纪经济报道;2017年
2 本报记者 陈洲;三星苹果竞技GPU 产业链洗牌大幕再次拉开?[N];通信信息报;2017年
3 本报记者 陈炳欣;移动GPU再受关注 市场竞争格局复杂多变[N];中国电子报;2019年
4 本报记者 齐旭;英特尔入局高性能独显,GPU未来谁成赢家[N];中国电子报;2019年
5 本报记者 李佳师;苹果英特尔入局 GPU为何这么热?[N];中国电子报;2020年
6 本报记者 张一迪;英伟达发布全新数据中心GPU 剑指人工智能生态[N];中国电子报;2020年
7 本报记者 沈丛;从GPU反攻到IDM模式再革新 英特尔将全面发力混合架构[N];中国电子报;2021年
8 记者 许子皓;英特尔收购芬兰公司Siru意在增强GPU实力[N];中国电子报;2022年
9 本报记者 马静璠;“GPU独角兽”摩尔线程成都研发中心成立[N];四川科技报;2021年
10 本报记者 顾鸿儒;手机企业自研GPU成趋势 专业壁垒和生态束缚是两道坎[N];中国电子报;2018年
11 四川 李运西;安倍架构以及GPU领域的王者——NVIDIA DGX SuperPOD AI(三)[N];电子报;2021年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978