【摘要】：本課題研究了基于在液態(tài)食品冷凍濃縮冰晶生長機(jī)制研究中建立起來的相場理論模型前提下,利用并行數(shù)值計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)冰晶生長過程的數(shù)值模擬。模擬出在二維方向上冰晶的結(jié)構(gòu)圖,并進(jìn)行了結(jié)果分析。在本論文中重點(diǎn)討論了偏微分方程的數(shù)值分析方法以及并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)原理和理論以及其與并行應(yīng)用程序設(shè)計(jì)有關(guān)的編程原則和方法。具體內(nèi)容如下：1)針對(duì)液態(tài)冷凍濃縮冰晶生長機(jī)制研究中利用相場理論建立的相場微分方程、溶質(zhì)場微分方程和擾動(dòng)微分方程數(shù)學(xué)模型,經(jīng)過深入的理解和推導(dǎo)微分方程等效形式,分析了適合數(shù)值計(jì)算的形式并找出在時(shí)間和空間上數(shù)值離散的方法。2)詳細(xì)地討論了并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一般原理,特別是與并行計(jì)算性能相關(guān)的硬件特征。3)結(jié)合上海超算中心曙光5000A(230Tflops)超級(jí)計(jì)算機(jī),討論了的并行計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu),特別是計(jì)算結(jié)點(diǎn)的資源情況,將數(shù)值分析的結(jié)果映射到曙光5000A計(jì)算結(jié)點(diǎn)上,抽象出并行計(jì)算的求解模型。4)討論了MPI、OpenMP并行設(shè)計(jì)方法的一般原理,結(jié)合數(shù)值分析,討論了粒度匹配加速比模型、研究了并行粒度劃分與并行性能的關(guān)系以及計(jì)算與通信重疊的并行編程技術(shù)。5)設(shè)計(jì)出了適合并行計(jì)算數(shù)據(jù)處理的算法和并行程序。6)討論了程序的數(shù)據(jù)結(jié)果分析、測試、并行性能評(píng)價(jià)方法。
[Abstract]:In this paper, the numerical simulation of the ice crystal growth process is realized based on the phase field theory model established in the research of the ice crystal growth mechanism of liquid food freezing and concentration. The structure of ice crystals in the two-dimensional direction is simulated, and the result analysis is carried out. In this paper, the numerical analysis method of partial differential equation and the principle and theory of parallel computer system architecture and its programming principles and methods are discussed. The specific content is as follows: 1) The phase field differential equation, the solute field differential equation and the mathematical model of the disturbance differential equation are established by using the phase field theory in the research of the liquid freezing and concentration ice crystal growth mechanism, and the equivalent form of the differential equation is further understood and derived, this paper analyzes the form of suitable numerical calculation and finds out the method of numerical dispersion in time and space. 2) The general principle of the parallel computer system is discussed in detail, in particular the hardware features related to the performance of parallel computation. In this paper, the architecture of the parallel computer is discussed, in particular, the resource of the node is calculated. The result of the numerical analysis is mapped to the node of the Dawning 5000A and the solution model of the parallel computation is abstracted. 4) The general principle of MPI and OpenMP parallel design method is discussed, and the numerical analysis is combined. In this paper, the model of particle size matching acceleration ratio is discussed, the relation between the parallel granularity partition and the parallel performance, and the parallel programming technique for computing and communication overlap are studied. 5) The algorithm and the parallel program for parallel computing data processing are designed. The data result analysis and test of the program are discussed. Parallel performance evaluation method.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TS205.7;TP338.6

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2412124