采用并行计算和简化机理的HCCI发动机多维模拟

HCCI燃烧过程多维数值模拟十分耗时.采用并行计算和简化机理对HCCI燃烧过程多维CFD模拟计算进行了加速对比.研究基于16-CPU计算机集群系统,采用消息传递的并行算法(Message-Passing Interface,MPI)方式计算.结果表明,内燃机HCCI燃烧多维燃烧模拟,采用8个CPU能获得最大收益:纯流动计算加速5倍,耦合化学反应流动计算加速4倍,简化反应机理又可加速9倍.通过优化选择并行计算CPU数量和反应机理,使得HCCI发动机单个循环模拟时间由一个月缩短到一天,大大提高了汽车发动机燃烧模拟计算的效率.而且采用三维CFD耦合化学反应的模拟计算,可以解析HCCI发动机着火燃烧过程,提供详细的流动、燃烧和排放物生成的瞬态信息.     

面向HYCOM的高分辨率海洋数据同化并行算法优化

HYCOM(hybrid coordinate ocean model)海洋数值模式要求较高的吞吐量和相对较小的计算量,这给并行算法设计带来了巨大的挑战.针对具有高吞吐量的海洋数据同化问题,设计了一种基于区域分解的并行优化算法.首先,提出了一种灵活的文件访问方法,可以高效地从磁盘读取大量的数据,避免数据访问冲突,大幅降低磁盘寻址操作的频率.此外,设计了一种避免通信的策略,以一些额外的计算量为代价大幅减少进程间的通信量.最后,提出了一种基于管道流的通信策略,以实现无冲突的消息传递.实验结果表明,该算法与基线算法相比,总体性能提高了5倍,其中文件读取速度提升6倍,进程间的通信性能提升了2.7倍.