高可扩展可容错的无网格/粒子程序petaPar及其测试

petaPar 粒子模拟程序面向千万亿次级计算,在统一框架下实现两种广受关注的粒子模拟算法：光滑粒子流体动力学（Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH）和物质点法（Material Point Method,MPM)。代码支持多种材料模型、强度模型和失效模型,适合模拟大变形、高应变率和流固耦合问题。支持纯 MPI 和 MPI+X 混合两种并行模型。系统具有可容错性,支持无人值守变进程重启。在Titan 上测试表明,petaPar 可线性扩展到 26 万 CPU 核,SPH 和 MPM 算法并行效率相对 8 192 核分别为 87% 和 90%。     

面向异构架构的混合精度有限元算法及其CUDA实现

长期以来,单精度似乎与科学计算无缘,然而从体系结构看,混合精度计算可以充分发挥向量部件、GPGPU设备的单精度性能,提供更高的效能,如降低通讯带宽要求、提高数据传输和通讯效率等。混合精度显格式有限元算法,结合材料强非线性多尺度有限元程序msFEM,实现了GPGPU上的有效加速。实验结果表明:混合精度显格式有限元程序实现了90%以上的计算通过单精度完成,其计算结果与全部使用双精度的结果相一致。该算法可以使得在不支持双精度格式的加速卡上实现科学计算功能。在支持双精度浮点格式的GPU上,混合精度算法与全部采用双精度计算相比其加速效果提高了1.6～1.7倍。     

用袖珍微机进行铸件重量编制

本程序适用于CASIO、SHARP各种袖珍微机,对铸件的毛重与净重的计算快速而准确,且投资少。     

栀子药材不同干燥方法水分动态过程模拟及其对多元活性成分的影响

为了探讨热风干燥、红外干燥、真空干燥与干燥温度对栀子干燥过程水分脱除及成品品质的影响,本文采用Weibull分布函数对其干燥动力学曲线进行拟合,并测定其干燥成品中栀子苷、西红花苷Ⅰ、西红花苷Ⅱ、京尼平-1-β-龙胆二糖苷的含量。结果表明:Weibull分布函数能较好地模拟栀子药材干燥过程(R~2=0.9936～0.9998),红外干燥过程属于降速干燥(β1),真空干燥与热风干燥过程脱水速率呈现先升高后降低的趋势(β1),尺度参数α随干燥温度升高而降低,不同干燥方式对尺度参数α也有较大影响,但随温度升高差异缩小。热风干燥、红外干燥、真空干燥干燥活化能分别为40.74、54.73、87.46 kJ/mol。在相同干燥方法下,随着干燥温度升高,西红花苷Ⅰ、西红花苷Ⅱ、京尼平-1-β-龙胆二糖苷呈升高趋势,栀子苷无明显升高或下降趋势;基于活性成分综合评价结果显示,50℃红外干燥方法得到的样品品质较佳,综合考虑干燥时间与干燥能耗,70℃红外干燥方法可作为栀子药材的适宜干燥方法。     

塑性成形工艺在球笼制造业中的应用

介绍了塑性成形工艺应用于球笼制造时的特点。采用塑性成形工艺制造球笼，工艺稳定，产品性能好，劳动强度低，节材显著，生产效率高，大大降低了产品成本，提高了经济效益和社会效益。     

球轴承径向载荷积分常数拟合及其应用

分析了球轴承径向受力时径向变形计算的复杂性,提出了通过拟合径向载荷积分常数简化径向变形计算的方法。针对常用的曲线拟合基函数,分别阐述了其拟合计算方法,并以基函数最高幂次为基准,比较了4种拟合方法的拟合指标,最终判定有理基函数具有较高的拟合精度。将拟合函数用于径向变形的计算,使三个变量相互耦合的方程（包括一个积分方程）简化为两个简单方程的迭代。算例表明,简化算法具有足够高的精度,实验结果与计算结果趋势的吻合度较高。     

深圳市商场空调系统能耗与节能策略分析

通过对深圳市大量商场空调运行状况的调研,测试得到各空调系统实际的单位面积能耗,并对其能耗差异进行了分析。对特定商场的实际运行能耗进行年度内的数据采集,得到了不同月份水泵、风柜、主机、冷却塔等设备的能耗比例。通过对各设备的能耗水平以及设备和系统的节能潜力的分析和测试,得到了节能改造的策略和手段,为商场类空调系统节能改造提供了基础依据,并提出了系统节能的方法。     

高阶流形方法及其应用

流形方法是一种可进行连续与非连续变形问题分析的灵活而有效的数值计算方法。本文详细地推导了二阶流形方法的具体计算列式,分别开发了一阶流形方法与二阶流形方法的计算程序．通过实例计算表明：提高覆盖函数的阶次可有效地提高流形方法的计算精度。     

千万亿次可扩展可容错自由网格数值模拟系统

在千万亿次计算能力的驱动下,数值软件的发展进入了一个以海量并行为基本特征的历史转折期,可扩展和可容错成为大规模数值模拟的两大关键技术．petaPar模拟程序是以对传统数值技术形成优势互补的无网格类方法为切入点,面向千万亿次级计算而开发的下一代新兴通用数值模拟程序． petaPar在统一架构下实现了光滑粒子动力学（smoothed particle hydrodynamics ,SPH ）和物质点法（material point method ,M PM ）两种最为成熟和有效的无网格/粒子算法,支持多种强度、失效模型和状态方程;其中M PM 支持改进的接触算法,可以处理上百万离散物体的非连续变形和相互作用计算．系统具有以下特点：1）高可扩展．实现单核单Patch极端情形下计算和通信的完全重叠,支持动态负载均衡;2）可容错．支持无人值守变进程重启动,在系统硬件出现局部热故障时可以不中止计算;3）适应硬件体系结构异构架构的变化趋势,同时支持flat M PI和M PI＋Pthreads并行模型．程序在Titan千万亿次超级计算机上进行了全系统规模的可扩展性测试,结果表明该代码可线性扩展到26万个CPU核,SPH和M PM的并行效率分别为100％和96％．     

有限覆盖无单元法在裂纹扩展数值分析问题中的应用

有限覆盖无单元法是一种基于有限覆盖技术和无单元法的数值计算方法。有限覆盖技术是数值流形方法的基础,由于数值流形方法具有统一处理连续与非连续问题的能力,而无单元法的前处理比较简单。因此有限覆盖无单元法综合了数值流形方法与无单元方法的优点,能够更有效地处理非连续性问题。本文简要阐述了有限覆盖无单元法的基本理论,着重将这种方法应用于应力强度因子计算和裂纹扩展模拟问题。若干算例数值计算结果表明了这种方法的有效性。