本文選題：低層建筑風(fēng)場(chǎng)　切入點(diǎn)：多塊網(wǎng)格　出處：《中南林業(yè)科技大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：建筑風(fēng)場(chǎng)之紊流的數(shù)值仿真研究,特別是大規(guī)模并行計(jì)算研究是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問題,是特別重要的研究領(lǐng)域。準(zhǔn)確預(yù)測(cè)建筑風(fēng)場(chǎng)可滿足工程實(shí)踐中對(duì)建筑規(guī)劃及設(shè)計(jì)的需要。工程應(yīng)用中的各類建筑風(fēng)場(chǎng)往往網(wǎng)格系統(tǒng)生成較復(fù)雜、數(shù)值計(jì)算量大等特點(diǎn)。如何提高各類建筑風(fēng)場(chǎng)之紊流數(shù)值仿真效率,是近年來的研究熱點(diǎn)。本文在湖南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于多塊網(wǎng)格及大渦模擬的三維建筑風(fēng)場(chǎng)并行分區(qū)計(jì)算研究(編號(hào):14JJ2103)”的資助下,基于開源程序包Caffa3d.MBRi和工程流變學(xué)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室高性能計(jì)算集群對(duì)低層建筑風(fēng)場(chǎng)開展分區(qū)并行計(jì)算研究。本文主要結(jié)論如下:(1)首先,對(duì)Caffa3d.MBRi開源程序包進(jìn)行了調(diào)試,基于Caffa3d.MBRi程序包建立數(shù)值模擬多塊網(wǎng)格系統(tǒng),然后開展分區(qū)并行計(jì)算,最后將數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證了開源程序包Caffa3d.MBRi數(shù)值模擬結(jié)果的可靠性。(2)基于中南林業(yè)科技大學(xué)的Dell高性能計(jì)算集群平臺(tái)和Caffa3d.MBRi程序包,在linux系統(tǒng)下搭建了風(fēng)場(chǎng)數(shù)值仿真平臺(tái)并開展了相關(guān)算例多工況分區(qū)并行數(shù)值模擬,研究了不同屋頂坡度(單坡0°、10°、30°、45°、60°,雙坡10°、30°、45°、60°)的單體低層建筑風(fēng)場(chǎng),結(jié)果表明,在相同的邊界條件下,雙坡建筑屋面坡度在30度左右和單坡建筑屋面坡度在10度到30度之間,屋面受到的風(fēng)壓相對(duì)較小。(3)基于中南林業(yè)科技大學(xué)的DELL集群平臺(tái)和Caffa3d.MBRi程序包對(duì)雙體低層建筑風(fēng)場(chǎng)開展了多工況干擾特性的數(shù)值模擬研究,通過對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果的流場(chǎng)分析和表面風(fēng)壓分析發(fā)現(xiàn),雙體建筑串列布置時(shí),上風(fēng)建筑對(duì)下風(fēng)建筑風(fēng)壓影響較大;雙體建筑并列布置時(shí),兩幢建筑相互之間的影響較小。(4)利用所搭建的風(fēng)場(chǎng)數(shù)值仿真平臺(tái),基于自定義分區(qū)方法,對(duì)研究對(duì)象之低層建筑風(fēng)場(chǎng)開展大規(guī)模分區(qū)并行數(shù)值仿真,研究發(fā)現(xiàn)通過使用適當(dāng)?shù)暮藬?shù)和均衡配置每個(gè)核的計(jì)算任務(wù)實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡,能充分發(fā)揮集群的峰值性能,可提高并行計(jì)算效率。本文的創(chuàng)新點(diǎn)主要是搭建了基于多塊網(wǎng)格系統(tǒng)及Caffa3d.MBRi程序包的風(fēng)場(chǎng)數(shù)值仿真平臺(tái);利用所構(gòu)建的風(fēng)場(chǎng)數(shù)值仿真平臺(tái)開展大規(guī)模分區(qū)并行計(jì)算,探討了負(fù)載均衡的分區(qū)方式對(duì)集群效率的影響,以挖掘集群的峰值性能。
[Abstract]:Numerical simulation of turbulence in building wind field, especially large-scale parallel computation, is a hot issue at home and abroad. Accurate prediction of building wind field can meet the needs of building planning and design in engineering practice. How to improve the efficiency of turbulent numerical simulation of various building wind fields, It is a hot research topic in recent years. This paper is supported by the Hunan Natural Science Foundation project, "the study of 3D wind field parallel partition computing based on multi-grid and large eddy simulation (No.: 14JJ2103)". Based on open source package (Caffa3d.MBRi) and high performance computing cluster of key laboratory of engineering rheology in Hunan province, the paper studies the wind field of low-rise buildings. The main conclusions of this paper are as follows: (1) first of all, the open source package of Caffa3d.MBRi is debugged. The numerical simulation multi-grid system is built based on the Caffa3d.MBRi package, and then the partitioned parallel computing is carried out. Finally, the numerical simulation results are compared with the experimental results. Verify the reliability of Caffa3d.MBRi numerical simulation results of open source package. 2) based on the Dell high performance computing cluster platform and Caffa3d.MBRi package of Central South University of Forestry Science and Technology, A numerical simulation platform of wind field is set up in linux system and parallel numerical simulation is carried out for multiple working conditions. The wind fields of single roof slope (single slope 0 擄10 擄10 擄30 擄30 擄30 擄45 擄60 擄, double slope 10 擄30 擄30 擄45 擄60 擄) are studied. The results show that under the same boundary conditions, The slope of double slope building roof is about 30 degrees and that of single slope building roof is between 10 degrees and 30 degrees. The wind pressure on the roof is relatively small.) based on the DELL cluster platform and Caffa3d.MBRi package of the Central South Forestry Science and Technology University, the numerical simulation of the wind field of the low-rise catamaran building is carried out. Through the flow field analysis and surface wind pressure analysis of the numerical simulation results, it is found that the upper wind building has a great influence on the wind pressure of the downwind building when the catamaric building is arranged in tandem, and when the double body building is arranged in parallel, the wind pressure of the downwind building is greatly affected. The influence of two buildings on each other is small. (4) using the wind field numerical simulation platform, based on the custom partition method, the large-scale parallel numerical simulation of the wind field of the low-rise buildings is carried out. It is found that load balancing can be realized by using proper number of cores and balancing the computing tasks of each core, which can give full play to the peak performance of the cluster. The main innovation of this paper is to build a wind field numerical simulation platform based on multi-grid system and Caffa3d.MBRi package, and to use the wind field numerical simulation platform to carry out large-scale partitioned parallel computing. This paper discusses the effect of load-balanced partition on cluster efficiency in order to tap the peak performance of cluster.
【學(xué)位授予單位】：中南林業(yè)科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TU312.1

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本文編號(hào)：1615747