本文關(guān)鍵詞：基于OpenMP的顆粒流體力學(xué)方法的并行算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：顆粒流體力學(xué)方法(GHM)是一種解決多運(yùn)動(dòng)固體流固耦合系統(tǒng)中流體運(yùn)動(dòng)過程的計(jì)算方法。在對(duì)流固耦合系統(tǒng)中流體動(dòng)力學(xué)問題的研究中,GHM能有效地建立流固耦合系統(tǒng)的數(shù)學(xué)分析模型,可便捷地獲取系統(tǒng)的瞬時(shí)流場(chǎng)分布信息和確定流體與固體在運(yùn)動(dòng)過程中每一瞬時(shí)的相互作用力。與傳統(tǒng)流體力學(xué)方法相比,GHM在一定的條件下具有普遍性和便利性。在解決有關(guān)多運(yùn)動(dòng)固體的流固耦合問題中,具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。隨著耦合系統(tǒng)中流體顆粒數(shù)量的不斷增多和計(jì)算規(guī)模的加大,導(dǎo)致基于GHM方法的串行程序計(jì)算速度變慢,計(jì)算效率降低。為了提高顆粒流體動(dòng)力學(xué)方法的計(jì)算性能,在多核計(jì)算機(jī)環(huán)境下,本文提出基于OpenMP的并行編程模型實(shí)現(xiàn)GHM的主要計(jì)算模塊算法的并行方案。首先,通過分析GHM算法的主要計(jì)算模塊的實(shí)現(xiàn)過程,發(fā)掘計(jì)算過程中可被并行執(zhí)行的關(guān)鍵模塊。然后對(duì)OpenMP編譯指導(dǎo)命令及運(yùn)行時(shí)庫(kù)函數(shù)等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行研究,利用OpenMP實(shí)現(xiàn)GHM中流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解過程的并行處理。最后,在具有4核處理器的Windows 7系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行并行程序。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,基于OpenMP改寫后的并行程序的并行加速比最高達(dá)到2.5,證明了應(yīng)用OpenMP技術(shù)能夠較為明顯地提高GHM的計(jì)算性能,而且編程方式簡(jiǎn)單,具有很好的可移植性。
【關(guān)鍵詞】：OpenMP 顆粒流體力學(xué)方法 流體力學(xué) 并行計(jì)算 多核處理器
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP338.6;O35
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 1 引言7-16
• 1.1 課題研究背景及意義7-8
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-13
• 1.2.1 并行計(jì)算機(jī)8-9
• 1.2.2 多核處理器9-10
• 1.2.3 并行編程模型10-12
• 1.2.4 并行計(jì)算與流體力學(xué)12-13
• 1.3 論文工作內(nèi)容13-14
• 1.4 論文章節(jié)安排14-16
• 2 顆粒流體力學(xué)方法概述16-19
• 2.1 GHM基本假設(shè)16-17
• 2.2 GHM對(duì)流體運(yùn)動(dòng)的求解17
• 2.3 GHM的特點(diǎn)17-18
• 2.4 本章小結(jié)18-19
• 3 GHM系統(tǒng)主要功能19-28
• 3.1 關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)19-20
• 3.1.1 顆粒數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)19-20
• 3.1.2 檢索網(wǎng)格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)20
• 3.1.3 密度網(wǎng)格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)20
• 3.2 主要功能模塊20-27
• 3.2.1 網(wǎng)格劃分21-22
• 3.2.2 顆粒初始化22-25
• 3.2.3 GHM主要計(jì)算任務(wù)25-27
• 3.3 本章小結(jié)27-28
• 4 基于OpenMP的并行算法實(shí)現(xiàn)28-43
• 4.1 OpenMP的特性28
• 4.2 OpenMP編程模型28-29
• 4.3 OpenMP標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范29-34
• 4.3.1 編譯指導(dǎo)語(yǔ)句29-32
• 4.3.2 運(yùn)行時(shí)庫(kù)函數(shù)32-34
• 4.3.3 環(huán)境變量34
• 4.4 發(fā)掘GHM的并行性34-39
• 4.4.1 GHM問題描述34-35
• 4.4.2 GHM的并行性和并行價(jià)值35-37
• 4.4.3 確定GHM分解模式37-39
• 4.5 基于OpenMP的GHM并行算法實(shí)現(xiàn)39-42
• 4.6 本章小結(jié)42-43
• 5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析43-48
• 5.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境43
• 5.2 算例簡(jiǎn)介43
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果43-47
• 5.3.1 并行效率分析46-47
• 5.4 結(jié)論47
• 5.5 本章小結(jié)47-48
• 6 工作總結(jié)與展望48-50
• 6.1 工作總結(jié)48
• 6.2 展望48-50
• 參考文獻(xiàn)50-53
• 個(gè)人簡(jiǎn)介53-54
• 導(dǎo)師簡(jiǎn)介54-55
• 獲得成果目錄55-56
• 致謝56

【相似文獻(xiàn)】

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