基于多核处理器的平面二维水沙运动数值模拟技术研究

该文研究了基于多核处理器的平面二维水沙运动数值模拟技术,采用OpenMP并行编程标准对基于单核处理器的计算程序进行了优化,开发了基于多核处理器的计算程序.长江塔市驿河段的验证成果表明:在双核处理器上多核程序的计算速度同单核程序相比提高约47%,虽然程序并行造成离散方程组的收敛过程与单核程序略有差别,但迭代收敛后其计算结果无明显差别,且与实测成果吻合较好.     

SAPTIS:结构多场仿真与非线性分析软件开发及应用(之三)

SAPTIS程序是以有限单元法为基本方法的仿真计算程序,本文通过对有限元并行化关键技术的讨论给出了SAPTIS程序的并行策略,介绍了SAPTIS软件方程组求解部分的三种并行化方式:(1)对原有PCG求解器基于OpenMP进行了较细粒度的并行化实现;(2)基于MPI环境对SAPTIS丰富了Krylov子空间类方法及多种预条件技术的并行求解器;(3)基于OpenMP环境丰富了稀疏直接解法的并行求解器。测试结果表明,三种并行化方案求解效率都很高,各有特色,丰富了SAPTIS的求解功能。此外,GPU求解功能也正在开发之中,这也将使SAPTIS程序的求解功能更强大,适用性更好。     

SAPTIS：结构多场仿真与非线性分析软件

SAPTIS程序是以有限单元法为基本方法的仿真计算程序,本文通过对有限元并行化关键技术的讨论给出了SAPTIS程序的并行策略,介绍了SAPTIS软件方程组求解部分的三种并行化方式：（1）对原有PCG求解器基于OpenMP进行了较细粒度的并行化实现;（2）基于MPI环境对SAPTIS丰富了Krylov子空间类方法及多种预条件技术的并行求解器;（3）基于OpenMP环境丰富了稀疏直接解法的并行求解器。测试结果表明,三种并行化方案求解效率都很高,各有特色,丰富了SAPTIS的求解功能。此外,GPU求解功能也正在开发之中,这也将使SAPTIS程序的求解功能更强大,适用性更好。     

基于MPI的黄河下游二维水沙数学模型并行计算研究

基于MPI的消息传递实现了黄河二维水沙数学模型的并行编程。以数据的分布存储作为区域划分的依据,实现了计算量的负载平衡;在全局网格和局部区域之间建立映射关系,并且在临界单元、进出口单元、共用节点通过规约等进行特殊处理,一方面尽可能减少了通讯量,另一方面也避免了消息的阻塞。采用曙光4000A并行计算系统的8个CPU进行计算的加速比达0．8,同时,多CPU并行计算极大地提高了计算任务的容量,使得无法在单机上完成的巨量计算成为可能。     

水闸联合调度下河网水动力过程数值模拟研究

在河网地区,为控制河道水体循环、改善河流水环境质量,需要越来越多的利用水闸联合调控技术。但利用数学模型精确模拟水闸控制对水动力过程影响的技术尚不成熟。利用面向对象思想和三级联解法并结合MPI和OpenMP并行编程技术,开发了潮汐河网水动力模型TRNM（Tidal River Network Model）。将该模型用于珠江三角洲市桥河网,利用实测水文资料对模型进行率定后,模拟了市桥河上雁洲水闸建闸前后不同调度方案对市桥河水动力过程的影响。模拟结果与实测结果吻合良好,并行算法大大提高了模型的计算速度。     

基于Linux机群的大型结构并行有限元系统研究

有限单元法在很多领域得到了应用,但对于大型和复杂结构,串行有限元程序很难有效地解决。研究了在PC机群上进行大规模并行有限元计算,以更好地发挥有限元在实际工程中的应用。组建了基于Linux系统的高性能并行计算机群。采用基于区域分解和预处理共轭梯度法来实现方程组的并行求解。基于以上方法,用C++、FORTRAN和MPI编程方法开发了并行有限元程序ADVPFEM。对龙马面板堆石坝的简化模型进行了线性三维有限元并行计算,得到了较好的效果。     

小浪底水库三维数学模型并行计算研究

基于MPI消息传递实现了小浪底水库三维数学模型的并行编程,采取网格分区和主从模式实现了并行计算,在全局网格和局部区域之间建立了映射关系,并对临界单元和进出口单元等特殊点进行了处理。结果表明:神威-SZNM集群的8CPU并行计算的加速比为5.2,远高于原串行程序在Windows操作系统下采用CVF编译器编译执行的计算速度,极大地缩短了计算时间,提高了计算准确度。     

珠江河口治理规划方案下伶仃洋泥沙运动及冲淤演变规律分析

建立珠江河口二维水沙数学模型,计算研究珠江河口规划治导线方案下伶仃洋的水沙运动和冲淤变化情况,并对伶仃洋水域演变趋势进行了分析预测。     

平面二维非均匀泥沙OpenMP并行计算模型

为实现平面二维非均匀泥沙模型并行计算,采用OpenMP指令对串行源程序进行改造。基于三角形-四边形混合网格的平面二维非均匀泥沙有限体积模型具有显式求解时网格单元相互独立性这种特性,Fortran串行源程序无需进行较大的修改,只要在循环计算和数组整体操作部分嵌入OpenMP循环并行指令和数组并行指令,即可实现并行计算。案例分析结果表明,在并行线程数目等于计算机固有线程数目时,并行加速比达到最大值1.55;OpenMP技术使用线程间共享内存的方式协调并行计算,很适合在多核计算机上运行,且编程简单灵活,将随着计算机硬件性能的提高得到更广泛的应用。     

一维河网非恒定水沙数学模型研究

在已有研究的基础上,建立了适合复杂区域的河网非恒定流水沙数学模型.建立过程中考虑到计算精度和计算速度的要求,水流求解采用汊点分组方法,同时本模型选用了较符合河网泥沙运动的汊点分沙模式.最后通过长江中下游长河段的水沙运动模拟表明,建立的河网水沙数学模型能够满足实际工程需要.