三维并行约束Delaunay网格生成算法及实现

针对二维并行约束Delaunay网格生成算法直接应用于三维条件下会导致人工边界产生过短边的问题,提出并实现了基于主从模式的三维并行约束Delaunay网格生成算法.首先对求解区域进行分解,通过交换人工边界面上的数据解决子区域间网格一致性问题;其次为每个人工边界面选定主从子区域,由主子区域产生边界面网格并发送,从子区域负责接收;最后采用贪心算法平衡各个子区域的通信负载,得到算法效率的提升.实验结果表明,该算法可以大规模并行生成边界一致四面体网格,具有较好的并行效率,并能够保证最终的网格质量.     

基于矢量场的二维区域全自动四边网格生成

为了实现任意二维几何模型的高质量分块结构四边形网格自动生成,提出一种基于矢量场的二维区域全自动分解方法.首先利用边界元法求解拉普拉斯型控制方程,获取一个反映模型边界几何特征、覆盖整个问题域的矢量场;然后结合矢量与标架的映射关系,将计算得到的矢量场转化为标架场;最后通过分析标架场的奇异结构将问题域分解成多个四边子区域,并在每个子区域利用映射法生成高质量的结构四边形网格.通过复杂区域的网格生成实例,验证了该方法的有效性和可靠性.     

基于局域网的有限元网格分布式并行生成

在常见的PC＋Windows＋LAN环境下,采用Winsock API网络通信接口实现了局域网上的分布式并行有限元网格生成。网格生成区域在服务器上按照工作站数量被分解为若干个子区域,这些子区域及网格控制参数通过局域网（LAN）传给工作站。子区域在工作站上被剖分成子网格并通过局域网传回服务器以合并形成最终网格。算例表明只要有足够的计算节点,分布式并行技术可以将网格生成速度大幅度提高,而网络通信所占时间的比例基本固定。     

一种基于投影的散乱数据表面增量重建算法

针对3维散乱数据场提出了一种表面重建算法.根据空间曲面的局平特性和平面三角化的基本原则,在参考点的切平面上对邻域点按角度排序,应用可见性准则删除不可见点后,相邻邻域点和参考点形成三角网格.将平面上的网格关系对应到空间,以增量方式重建反映散乱数据场拓扑关系的空间曲面.设定角度阈值优化网格,判断空间曲面的边界和孔洞.对多个数据场进行重建并对结果进行分析.对多个数据场进行重建并对结果进行分析表明,算法具有原理简单,重建速度快,重建效果好的特点.     

高维数据空间的一种网格划分方法

在高维数据空间的子空间中对高维数据进行处理是减小甚至消除“维度灾难”的一个有效方法。为选择合理的子空间,提出了一种基于网格划分的子空间生成方法。在考虑数据集整体分布的前提下,对各维数据进行等深度的区间划分,为高维数据的后续相关处理奠定了良好的基础。     

基于区域分割的三角网格模型相似性比较

为了在工程应用中检索已有的三角网格模型,以便重用相应零件的设计信息,节省设计和加工成本,提出一种基于区域分割技术的三角网格模型相似性比较算法。依据三角网格模型的球面图像将模型分割为若干个区域;对每个分割得到的区域用一个10维向量表达其形状的几何特征和拓扑特征,一个三角网格模型的特征即可通过各分割区域所对应的10维向量组成的向量组表达;将该向量组作为三角网格模型的形状描述子,两个三角网格模型的相似性可通过相对应的形状描述子间的相似性表达。将描述子中的每个向量看成是一个带有属性的节点,通过两组节点组成的完全二分图的最优匹配进行两个形状描述子之间的相似性比较,实现两个三角网格模型之间的相似性比较。实验结果表明,该算法有效可行。     

区域分解型并行预条件的一种粗网格校正算法

区域分解是并行计算的基本手段之一,在稀疏线性方程组迭代求解时,对不完全分解等串行计算时很有效的预条件,经常采用区域分解的思想进行并行化。但区域分解的本质是利用局部解来近似全局解,从而必然存在较大误差,为此,提出一种粗网格校正算法,通过非重叠子区域浓缩,每个非重叠子区域浓缩为一个超结点,形成一个含全局信息且阶数等于子区域个数的小线性方程组,之后用其对原并行预条件进行校正。对块Jacobi型、经典加性Schwarz、以及因子组合型并行不完全分解预条件的实验表明,粗网格校正能有效改善收敛性并提高求解效率。     

后台阶流动的非均匀格子Boltzmann方法模拟

使用非均匀格子Boltzmann方法对后台阶流动进行了数值模拟.将流体流动区域划分为不同的子区域:对于每个子区域内部,分布函数使用均匀网格计算;对于区域边界,分布函数采用嵌套网格方法进行处理.数值计算结果与其它实验、数值结果相吻合.     

并行多重网格算法求解高Reynolds数不可压Navier-Stokes方程

．引言在分布式存储并行计算环境中，大粒度并行是获取较高效率的唯一途径【斗网格划分将计算网格均匀地分配到各台处理机，是实现大粒度并行的最有效方法之一’‘’·具体到多重网格算法，它首先在最细网格层进行区域分解，每个子区域拥有近似相等的网格点数，然后将属于相同子区域的所有网格点分配给同一台处理机．称子区域划分边界为拟边界．考虑2维定常不可压Navier－Stokes方程其中对流扩散算子R的Reynolds数，u一（。l，。。）”为速度，P为压力．R的不．同将导致问题的不同性质．本文只讨论R＞＞0（1）或RMoo的极限情形．此时，…     

基于捕食搜索策略的网格任务调度算法

为解决网格任务调度难题,设计了一种模仿动物捕食策略的网格任务调度算法SAPS(Scheduling Algorithm Based onPredatory Search)。该算法首先确定待搜索区域,将待搜索区域划分为若干子区域,然后对子区域依次进行区域搜索,在搜索过程中如在某个子区域发现较优解,则对此子区域进行精密搜索,如未发现较优解,则转到下一个子区域,直至遍历所有子区域。SAPS算法具有较好的全局搜索和局部搜索的能力,克服了Min-min算法单纯追求局部最优而缺少全局意识的缺点。试验结果表明,该算法能更有效地解决网格任务调度问题。     

The sub-implicit method: New multiprocessor algorithms for old implicit codes

This paper presents a new approach to the parallel solution of an implicit system of difference equations. The sub-implicit method operates on sub-regions of the data which are evaluated at spatial points and synchronous times. Each sub-region has a border node which is shared with an adjacent sub-region (in one dimension). Values for this shared node are computed independently by the two solution processes for two adjacent sub-regions. Nodes outside the sub-region are treated as having fixed values during the solution. At the finish of the two sub-region solutions, the two sub-regions are blocked against further changes (a pairwise synchronization) and the two different values for the shared node are reconciled. This can be done in such a way that energy conservation is exact. Results for test problems for heat diffusion in one dimension are given and compared against standard methods and analytic results. Implementation of the method into a demonstration two-dimensional hydrodynamics code SIMPLE is described. The best speedups observed for parallel execution of this version of SIMPLE on a twelve CPU Sequent multiprocessor were 9.6 for 50 by 50 grid and 10.4 for a 95 by 95 grid. Some generalization of this approach are discussed.     

多物理数值模拟中一种有效的并行耦合方法

在实现多物理并行数值耦合模拟中,需要处理多个物理过程之间网格、并行区域分解的差异.针对该同题,该文基于三维流体力学与激光传播耦合的并行数值模拟,提出了一种实用的并行耦合方法:引入辅助状态将本地插值与通信相分离;构建并行耦合图并定义主导属性,以确定过程间传输的最小数据集合;提供并行数据重分配算法来完成通信.并行数值结果表明:该方法是有效的,在64台处理机上使整体程序获得50.07的加速比.     

基于MPI的FDTD并行算法及其优化策略

由高性能PC机通过网络互联构成的集群(COW)并行计算系统上应用基于消息传递(Message Passing)的方式实现FDTD的并行算法,获得了足够的加速比,有效地解决了传统的FDTD方法计算电大尺寸目标电磁散射问题时的不足.通过区域分割,各个子区域在边界处与其相邻的子区域进行场值的数据传递,从而实现了FDTD算法的并行化.利用并行FDTD方法研究了电磁波的介质层的散射,结果表明并行算法和串行计算结果的一致性,并有效提高计算效率.最后还给出了对算法进行通信隐藏的优化方法,进一步提高了并行计算的效率.     

MG方法,FMG方法的自适应并行算法

本文给出多重网格(Multigrid,简称MG)法和完全多重网格(Full Multigrid,简称FMG)法的自适应并行算法。细网到粗网的插值转换均采用同步并行计算,且网格层间迭代转换是自适应的。实际计算表明:自适应同步并行MG、FMG算法可以实现,且后者比前者效率高。对于算法实现中的一些问题,本文亦做了讨论。     

三维海底栅格地形在潜器路径规划中的应用

针对海底三维环境空间中的水下潜器路径规划问题,提出了一种采用蚁群算法在海底三维栅格空间中的潜器路径规划方法。对从海图中提取的水深数据建立三角网,经过随机中点位移插值后利用三角网内插生成规格网格数据,进而提出了海底地形栅格化处理方法,建立海底三维栅格化模型。对蚁群算法（ACO）进行了改进,定义了粒子的可视域。利用改进的蚁群算法在海底栅格空间中迭代求取最优路径。实验仿真得到了一条安全、简洁的路径,验证了该方法的有效性和可行性。     

基于GPU的海量离散点高程并行插值算法

提出一种基于GPU的高程并行插值算法,实现了对三维地表上海量离散点的并行加速渲染。通过高程纹理组织三维地表网格高程数据作为离散点渲染的基础,并通过GLSL编写GPU着色器程序动态控制图形渲染管线,实现视点相关的高程并行插值算法。实验结果表明,提出的基于GPU的高程并行插值算法较传统的内存插值算法,将三维地表上海量离散点的渲染量级从百万级提高到了千万级。     

基于OpenMP的Kriging插值算法研究

随着多核处理器的普及,并为了充分利用多核PC机的特性,计算机技术逐渐向多核架构及多核计算技术发展。为提高对湖南地区100mX 100m小网格气温插值的速度,采用以OpenMP为标准的基于共享存储的并行编程模型对Kriging插值算法进行改进。在不同核的多核PC机中,采用100mX 100m小网格和500mX 500m小网格地形数据对平均气温进行插值,不仅有效减少了插值时间和提高了算法的加速比,而且集成到业务系统中大大提升了系统的反应时间及性能。     

气象遥感图像及格点场重采样插值方法

重采样插值方法是气象信息处理领域研究的问题之一。针对气象遥感图像,介绍了基于地图投影坐标转换的直接重采样插值方法和间接重采样插值方法;针对气象格点场,介绍了双线性插值方法和贝塞尔插值方法。以气象业务中不同分辨率的气象卫星（FY2E和FY2D）遥感图像以及欧洲中期天气预报中心（ECMWF）降水预报场为例,分别对不同重采样插值方法进行了分析比较。结果表明：基于间接重采样的气象遥感图像最近邻点插值法的计算量小于邻点权重插值方法,而邻点权重插值方法的效果优于最近邻点插值方法;随着图像的分辨率提高,最近邻点插值法与邻点权重插值方法相比,计算量小的优势更加明显;对于高分辨率的气象遥感图像建议采用基于间接重采样的最近邻点法;对于气象格点场,贝塞尔插值方法的插值效果优于双线性插值方法。     

High‐quality rendering of smooth isosurfaces

Animation and visualization of rectilinear data require interpolation schemes for smooth image generation. Piecewise trilinear interpolation, the de facto standard for interpolating rectilinear data, usually leads to significant visual artifacts in the resulting imagery. These artifacts reduce the confidence in the resulting visualization and may even lead to false interpretations of the data. This paper is concerned with the generation of smooth isosurface image sequences, obtained by casting rays through the image plane and computing their intersections with an isosurface. We describe a novel solution to this problem: we replace trilinear interpolation by tricubic interpolation, smoothing out the artifacts in the images; and we simplify the ray–isosurface intersection calculations by rotating and resampling the original rectilinear data in a second rectilinear grid—a grid with one family of grid planes parallel to the image plane. Our solution significantly reduces artifacts in individual images and leads to smooth animations. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

A computer program to perform transformations of gravimetric and aeromagnetic surveys

In this paper, we present the main equations concerned with the transformations of potential field data distributed on a regular grid. The grid does not need to be filled entirely with data, and the grid mesh may be rectangular. Accurate procedures of convolution and data interpolation and extrapolation are described. A FORTRAN IV computer program, termed TRSMAP, is described and a detailed listing is given.