面向对象有限元并行计算框架PANDA

为提高我国工程数值模拟软件的开发能力,面向武器工程大规模并行计算需求,基于层次化、模块化及面向对象的现代软件设计技术,分析探讨有限元并行计算框架的设计方法,形成初步的基础开发框架PANDA 0.1版;详细描述PANDA框架的层次结构设计,并探讨该基础开发框架设计中的底层网格数据结构设计、有限元共性管理模块及并行策略等部分关键技术;简要介绍PANDA框架的扩展应用方法.研究表明：采用框架技术进行结构力学有限元程序开发,具有高效、快速和便捷等优点.     

面向对象有限元并行计算框架PANDA的并行机制

为实现面向对象有限元并行计算框架PANDA对高性能计算的支持,分别从并行计算流程、区域分解、分区信息和通信封装等部分设计PANDA框架在并行计算方面的数据结构.在计算流程中建立区域分解和并行求解器的配合协作方式,进而描述进行区域分割的3种网格剖分方法;对分区边界单元和节点信息的组织以及对并行通信操作的封装使复杂的并行通...     

面向对象有限元并行计算框架PANDA的多物理场耦合服务

针对结构分析软件面向多物理场的应用,分析讨论面向对象有限元并行计算框架PANDA的多物理场耦合服务设计,即多物理场分析类型的扩充能力、不同物理场间的数据传递和多物理场耦合分析的求解策略.在PANDA提供的多物理场耦合服务的基础上,开展热-力耦合分析功能的程序开发,实现热弹性分析功能.热弹性分析算例计算结果与ANSYS的...     

面向对象有限元并行计算框架PANDA求解器的服务构件化设计与集成

针对很多结构有限元程序需要使用数值方法进行系统方程组求解的共性特点,提出对数值求解部分进行构件化设计,形成求解器服务,用于面向对象有限元并行计算框架PANDA为不同应用类型的有限元程序开发提供数值算法.将美国Livermore国家实验室开发的数值求解器库HYPRE作为数值求解构件集成到PANDA框架中,利用其提供的数值...     

基于PANDA框架的并行有限元模态分析程序开发和应用

为提高大型结构振动分析的规模、精度和效率,基于面向对象有限元并行计算框架PANDA和高性能矩阵特征问题并行求解算法,开发出适用于大规模结构振动问题计算的并行有限元模态分析程序;在超级计算机银河YH和曙光5000A上,通过不同算例验证该程序的正确性和可靠性.以某靶室结构为研究对象演示该程序的应用,指出实际应用时需注意加速...     

PANDA的功能可扩展性设计与应用

针对有限元分析软件功能的可扩展性需求,介绍面向对象有限元并行计算框架PAN DA的单元设计和单元类的扩充方法.在PANDA中,单元分析被抽象成单元算法和材料本构模式,并提供单元类型、材料模型的接口服务,用户可以根据不同的应用需求构成并实例化不同的C++抽象基类来解决实际问题.单元类的扩展步骤为:在ElementList...     

面向对象的非线性有限元软件框架设计

阐述面向对象的非线性有限元软件框架设计,在前人成果的基础上,力求软件框架更灵活、更完善。采用模型分析方法与有限元模型分离的方式,明确描述各类之间的依赖关系以及相互之间的传递消息过程,建立非线性有限元软件的框架结构。增加有限元软件的模块化、代码的重用性和易扩展性,解决长期以来存在于非线性有限元开发的一个重要难题。     

浅谈模板工程的软件开发自动化框架

在我国计算机信息技术领域迅速发展的20余年间,软件的开发技术也取得了相当程度的进步,并为各行各业的发展做出了巨大的贡献。模板工程的软件开发自动化是近年来工程科技发展到一定水平高度的具体表现,为了能够巩固并使模板工程的软件开发自动化成熟化,本文提出了一套完整的软件开发自动化框架——Xauto。     

一个科学计算领域的面向对象并行应用框架

本文讨论了一个面向对象的分布式并行应用开发环境ＰＯＯＭＡ。     

实施一个面向对象框架的方法

软件重用是在软件开发中避免重复劳动的解决方案，通过软件重用，可心提高软件开发的效率和质量。然而通常的一些重用技术如使用类库等仍然不能满足对重用的要求。一个面向对象的框架是针对某些特定领域的一些组件的整合，它从更高的层次和更大的规模来软件重用。它不仅重用了代码，而且重用了分析和设计，以求更好地提高效率和质量。该文主要从方法学的角度讨论如何实施一个面向对象的框架（Object-Oriented Framework,简称为OOF）的方法，同时介绍国内外在面向对象框架领域的一些研究和实践活动，并对如何加强相关领域的研究提出一些思路。     

基于Fluent的绕流问题的数值模拟与并行计算

使用商用软件Fluent对二维不可压流问题进行了两次实验,两次实验的网格数相差很多,发现当网格数少的时候,并行计算反而不如单机的效果好;而当网格数足够大的时候,并行计算就显示出其优越性来,目的在于考察Fluent软件的并行计算能力,为进行大规模工程应用计算提供技术参照。     

一种面向异构计算的结构化并行编程框架

随着人工智能时代的到来,异构计算在深度学习、科学计算等领域发挥着越来越重要的作用。目前异构计算系统在应用上的瓶颈之一在于缺少高效的软件开发框架,已有的OpenCL、CUDA等支持GPU、DSP及FPGA的编程框架基于C/C++语言和传统的并行编程方法,导致软件开发效率较低,软件推理和调试困难,难以灵活处理计算设备之间的协作和调度。提出一种面向异构计算平台的基于脚本语言的结构化并行编程框架,提供结构化的并行编程接口,支持计算任务到异构计算设备的映射,便于并行程序的推理和验证。设计并实现了基于遗传算法的结构化调度算法,充分利用异构计算系统的计算能力,提高了异构计算系统的软件开发效率。实验结果表明,提出的编程框架在CPU+GPU平台上实现了相对于单处理器1.5到2.5倍的加速比。     

Adaptive full domain covering meshes for parallel finite element computations

Summary  In this work, we present a new parallelization concept for adaptive finite element methods. Compared to classical domain decomposition approaches, the concept of adaptive full domain covering meshes reduces the parallel communication overhead. Furthermore, it provides an easy way to transform sequential codes into parallel software by changing only a few lines of source code.      

利科有限元分析软件开发

针对现有的通用CAE分析软件不能满足水工结构和岩土工程领域数值分析的需求,国内外还没有一款功能较完备的水工结构和岩土工程通用的CAE软件的问题,开发出面向水工结构和岩土工程设计、咨询、科研与高等教育的专业有限元分析软件——利科有限元分析软件(LinkFEA).计算模块的设置主要满足该领域中坝、闸、隧道和地下洞室、各类岩质土质边坡等中的渗流场、温度场、应力场(或位移场)及这3个场之间的耦合计算和结构安全性分析需求.前处理模块的功能有几何建模、有限元网格生成以及材料参数、载荷、初始条件和边界条件的设定等;后处理模块包括强度分析、渗透稳定性分析、边坡稳定分析和洞室围岩稳定性分析等,有限元计算结果和分析结果都能以等值线图或云图显示.LinkFEA已经过国内多个工程的渗流和应力(变形)计算的检验.