一种适于黑油模型并行的快速新解法--改进的GMRES算法

本文应用区域分解算法进行油藏模拟的并行计算研究,寻求可高效并行求解三维三相数值模拟问题的最优算法。在对流行的预处理共轭梯度算法及GMRES算法进行对比研究的基础上,提出了改进的GMRES算法,这种算法具有迭代参数不需优化、收敛快、可得到较精确解等优点。应用该解法对三维三相黑油模型软件进行并行化改造。通过模型及实际油藏计算,比软件原算法及GMRES算法的计算速度得到大幅度提高。并行效率较高,并行化后的模拟软件可以有效地解决大型整装构造油藏的数值模拟问题。     

基于多层油藏问题负载均衡的并行任务划分S

该文基于分布式并行计算机系统,对一类多层二维二相流油藏数值模拟问题给出了3种任务划分策略-"卷帘"方式、区域分解方式和"卷帘"与区域分解结合的方式,对它们进行了比较,提出了减少求解时间、利于负载均衡和提高并行性能的任务划分方法,并实际应用于有多达72万个网格节点的大规模油藏模拟问题.实算结果表明,该策略划分产生的并行求解任务均衡,有利于加速比的提高.该方法也适用于区域或数据并行的任务划分问题.     

基于多层油藏问题负载均衡的并行任务划分

该文基于分布式并行计算机系统,对一类多层二维二相流油藏数值模拟问题给出了3种任务划分策略—“卷帘”方式、区域分解方式和“卷帘”与区域分解结合的方式,对它们进行了比较,提出了减少求解时间、利于负载均衡和提高并行性能的任务划分方法,并实际应用于有多达72万个网格节点的大规模油藏模拟问题.实算结果表明,该策略划分产生的并行求解任务均衡,有利于加速比的提高.该方法也适用于区域或数据并行的任务划分问题.     

分子动力学模拟中负载平衡方法的应用

文章针对三维分子动力学并行数值模拟中出现的负载不平衡现象,在静态负载平衡基础上,提出了一种简单有效的动态负载平衡算法。通过对三维分子动力学的并行数值模拟试验,此算法可以使得负载基本达到动态平衡,并进一步提高了并行效率。     

三维热传导方程的Krylov子空间方法并行分析

热传导方程在地下水流动数值模拟、油藏数值模拟等工程计算中有着广泛应用,其并行实现是加速问题求解速度、提高问题求解规模的重要手段,因此热传导方程的并行求解具有重要意义。对Krylov子空间方法中的CG和GMRES算法进行并行分析,并对不同的预处理CG算法作了比较。在Linux集群系统上,以三维热传导模型为例进行了数值实验。实验结果表明,CG算法比GMRES算法更适合建立三维热传导模型的并行求解。此外,CG算法与BJACOBI预条件子的整合在求解该热传导模型时,其并行程序具有良好的加速比和效率。因此,采用BJACOBI预处理技术的CG算法是一种较好的求解三维热传导模型的并行方案。     

多层油藏模拟并行计算与负载平衡

在油藏数值模拟并行计算中，提高计算速度和资源利用率是一个重要的研究方向，给出分布式并行环境下一种多层油藏模拟并行计算的整体优化方法，其特点是使用高效的区域分解方法并行求解，动态选择两种不同的计算粒度，有效地克服了负载不均衡带来的性能下降问题，实际模型计算表明，此方法策略减少了整体模拟计算时间，并获得较高加速比，采用的算法适用于一类多层油藏模型问题。     

一种基于群划分求解二维中子输运方程的并行算法

二维中子输运方程是科学计算中的一类重要的偏微分方程，其数值求解的计算量非常巨大，通常采用并行化的方法求解。本文通过按群进行数据划分、组织并行计算，提出了一种按群划分的负载平衡算法。理论分析表明，大多数情况下的负载平衡度接近1，较好地解决了群并行方法求解过程中存在的负载不平衡和并行效率低的问题，在12个CPU的的PC集群上得到了线性加速比。     

基于有效并行求解策略的显式有限元分析并行算法

针对大规模结构非线性动力问题的有限元分析非常耗时,基于消息传递接口（MPI）机群环境,提出多种基于并行求解策略的显式有限元并行算法。基于显式消息传递的区域分解技术,采取重叠、非重叠区域分解技术及动态任务分配方法,通过将计算与通信重叠,优化处理器间的通信,对非重叠通信区域分解并行算法、重叠通信区域分解并行算法、群动态任务分配算法、动态任务分配算法及动态负载平衡算法进行研究。为在机群环境下实现非线性动力有限元分析,开发了基于有效并行求解策略的显式有限元并行算法。编写了基于消息传递编程模式的并行有限元程序,在工作站机群上实现了数值算例,分析了算法的性能,并与传统的Newmark算法进行了比较。算例表明：群动态任务分配算法的性能优于动态任务分配算法,低于区域分解算法的性能,动态负载平衡算法最优。对相同规模的问题提出的算法比Newmark算法快,优于Newmark算法。对结构非线性动力问题的有限元分析,所提出的并行算法是可行有效的。     

精细油藏模拟的一种线性求解算法

本文针对油藏数值模拟中黑油模型方程的各个物理量的性质,利用ABF解耦方法和子空间校正算法提出一种分裂型预条件子,并与Krylov子空间方法结合,设计了一种线性求解算法.我们基于某实际油田区块构建了粗、细两个油藏模型,并将它们模拟计算得到的油产量与油田实际产量进行对比,结果表明精细油藏数值模拟对油田生产实践具有重要指导意义,开展面向精细油藏模拟的大规模数值算法研究是十分必要的.我们在台式工作站上使用所设计的线性求解算法测试了SPE10标准算例及由其拼接而成的千万网格规模算例,计算结果表明该算法能有效求解大规模油藏模拟问题.     

油藏数值模拟有限元并行计算方法研究

针对目前油藏数值模拟普遍采用的有限差分法计算精度低的问题,提出了兼顾计算精度、计算速度问题的有限元油藏数值模拟方法,即在建立了油藏数值模拟数学模型的基础上通过有限元数值分析方法建立有限元数值模型,但有限元在油藏数值模拟时存在单机计算困难、计算时间长的问题,为此提出了利用区域分解技术的油藏数值模拟并行计算方法,最后将该方法通过实例进行检验,取得了良好的加速比和并行效率。     

Parallel adaptive reservoir simulation

In oil-industry it is common use to simulate the exploitation of an oil-reservoir by means of some numerical method. Such a numerical method may use the concept of dynamical local grid refinement, in order to mark fronts of water and oil, which move through the reservoir. In this paper, we discuss a domain decomposition method, which may be used to parallelize reservoir simulation. The parallel algorithm and timing experiments on a hypercube-type parallel computer are considered.     

Research of dynamic scheduling method for the air-to-ground warfare simulation system based on grid

The military field has been a strong demand for automatic management of the running of simulation, and the sharing of simulation resources and so on. Aimed at the puzzles in current HLA-based simulation system, and with the combination of a new grid idea, a framework of simulation grid has been presented. This article is absorbed in the aim how to schedule the task under simulation grid environment and explore the dynamic dispatch to the parallel tasks in the federation entity level. Finally a mended heuristic scheduling algorithm has been designed. This algorithm dynamically adjusted decision-making through using the information of systematical real-time operating status, be able to making a timely response dynamically according to the changes of the characteristics of simulation system, re-achieve balance and improve the system performance, fault-tolerant and load-balance ability according to the adjustment of the dynamic fluctuations of the loading. Taking the air-to-ground warfare simulation system as an example, simulation results verify that the method is effective and useful, and it could contribute to enhance using resource quotient and construct the large-scale military simulation applications.     

Interactive-Rate Animation Generation by Parallel Progressive Ray-Tracing on Distributed-Memory Machines

We describe a dynamic load-balancing algorithm for ray-tracing by progressive refinement on a distributed-memory parallel computer. Parallelization of progressive ray-tracing for single images is difficult because of the inherent sequential nature of the sample location generation process, which is optimized (and different) for any given image. Parallelization of progressive ray-tracing when generating image sequences at a fixed interactive rate is even more difficult, because of the time and synchronization constraints imposed on the system. The fixed frame rate requirement complicates matters and even renders meaningless traditional measures of parallel system performance (e.g., speedup). We show how to overcome these problems, which, to the best of our knowledge, have not been treated before. Exploiting the temporal coherence between frames enables us to both accelerate rendering and improve the load-balance throughout the sequence. Our dynamic load-balance algorithm combines local and global methods to account not only for rendering performance, but also for communication overhead and synchronization issues. The algorithm is shown to be robust to the harsh environment imposed by a time-critical application, such as the one we consider.     

基于动态分界点计算的并行几何校正算法

近年来,遥感图像几何校正的并行处理成为重点研究的对象·但现有的并行算法尚存在一些问题,这些算法不具备负载平衡能力或者全局计算量大,而且局部操作非常耗时·针对以上不足提出了一种基于动态分界点计算的并行几何校正算法PI WA-DDC·通过LogP模型,推导出PI WA-DDC算法具有良好的可扩展性·通过在MPP上的测试数据,验证了该算法具有良好的负载平衡能力和高效处理几何畸变的能力·