【摘要】：基于稀疏存儲(chǔ)技術(shù)和直接稀疏求解器提出了一種有限元結(jié)構(gòu)分析高效縮聚并行計(jì)算方法。該方法將縮聚過程轉(zhuǎn)換為一系列線性方程組的求解過程,并通過直接稀疏求解器進(jìn)行求解。它能夠避免傳統(tǒng)變帶寬格式縮聚并行計(jì)算方法對(duì)帶寬內(nèi)大量零元素的存儲(chǔ)和運(yùn)算,從而大幅度節(jié)省內(nèi)存空間和有效減少計(jì)算量。最后通過發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的有限元數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)算法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明:相對(duì)傳統(tǒng)變帶寬格式縮聚并行計(jì)算方法,稀疏存儲(chǔ)格式縮聚并行計(jì)算方法能夠大幅度節(jié)省內(nèi)存空間和有效提高計(jì)算效率;各子區(qū)域規(guī)模越大,該方法對(duì)內(nèi)存空間的節(jié)省和計(jì)算效率的提高效果就越明顯。
【圖文】：

噫閼粲詰?型的分布式存儲(chǔ)大規(guī)模并行計(jì)算機(jī)。整個(gè)系統(tǒng)由多核節(jié)點(diǎn)通過InfiniBand網(wǎng)絡(luò)連接而成。其具體的硬件配置如下:每個(gè)節(jié)點(diǎn)包括4顆AMDBarcelona1.9GHz四核處理器，64GB共享內(nèi)存。節(jié)點(diǎn)機(jī)間采用InfiniBand光纖網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，理論帶寬20Gbits/s。每個(gè)核擁有512KB二級(jí)緩存，位于相同芯片上的4個(gè)核共享2MB三級(jí)緩存。魔方超級(jí)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的操作系統(tǒng)為SuseLinuxEnterpriseServer10。本文并行計(jì)算程序采用FOＲTＲAN語言編寫，以IntelMKL數(shù)學(xué)庫為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)相關(guān)求解算法，進(jìn)程間通信根據(jù)MPI標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)。并行算法評(píng)估的計(jì)算模型如圖2所示。圖2為某發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的靜力學(xué)分析有限元計(jì)算模型。圖2曲軸計(jì)算模型Fig．2Computationalmodelofcrankshaft采用六面體單元進(jìn)行網(wǎng)格剖分后，該模型具有147312單元，173056節(jié)點(diǎn)，519168自由度。并行計(jì)算時(shí)，將整體有限元模型分別剖分為8個(gè)子區(qū)域和16個(gè)子區(qū)域兩種規(guī)格。然后針對(duì)每種規(guī)格，，分別采用傳統(tǒng)變帶寬格式縮聚算法和本文稀疏存儲(chǔ)格式縮聚算法進(jìn)行并行計(jì)算。各子區(qū)域的單元、節(jié)點(diǎn)數(shù)以及采用不同方法進(jìn)行縮聚并行計(jì)算的結(jié)果如表1和表2所示。變帶寬格式和稀疏存儲(chǔ)格式并行計(jì)算的總時(shí)間在8個(gè)子區(qū)域時(shí)分別為:1086s和828s;在16個(gè)子區(qū)域時(shí)分別為605s和451s。表18個(gè)分區(qū)并行計(jì)算結(jié)果Tab．1Ｒesultsofparallelcomputingforeightpartitions子區(qū)域編號(hào)單元數(shù)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)數(shù)邊界節(jié)點(diǎn)數(shù)變帶寬格式縮聚稀疏存儲(chǔ)格式縮聚最大內(nèi)存需求/MB縮聚時(shí)間/s最大內(nèi)存需求/MB縮聚時(shí)間/s118414214593345101052214772218415216191653766272133983184132145533948196021579241841421453339482950215796518414216171663786002133936184142145533550710412147817184142145733848291421579181841421457338500105021

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本文編號(hào)：2576954