隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展,應(yīng)用高性能計算和一些新的算法進行分子模擬的研究已經(jīng)成為一個新的研究方向。耗散分子動力學(xué)（Dissipative Particle Dynamic DPD）作為一種分子模擬的重要方法和工具已經(jīng)在化工理論研究和化學(xué)實驗中起到了很重要的作用。但是DPD模擬需要的計算量比較大,因此隨著計算的粒子數(shù)的增加其計算時間和負載度增長較快,所以將DPD程序并行化,應(yīng)用一些并行算法對DPD程序改造,可以縮短計算時間,提高計算效率。本論文采用空間劃分算法,使用MPICH將DPD程序并行化,2節(jié)點并行加速比達到1.635,8節(jié)點達到5.8。另外由于傳統(tǒng)DPD方法不能處理氣體液體分相,因此不能模擬像動態(tài)潤濕現(xiàn)象等當今很多熱點問題,本論文在相關(guān)理論指導(dǎo)下將DPD程序改為多體耗散分子動力學(xué)方法（Many-body Dissipative Particle Dynamics MDPD）,并且用一個毛細管潤濕的實驗驗證MDPD程序的正確性。并且為了提高計算效率,本論文用同樣的并行算法對MDPD程序進行了并行化改造,并且模擬了一個當前的熱點問題的超疏水現(xiàn)象的Cassie模型,在多次模擬后得到比較... 

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 并行計算研究背景
        1.1.2 分子動力學(xué)研究背景
    1.2 課題意義
    1.3 本文的主要內(nèi)容及研究工作
    1.4 本文的主要創(chuàng)新點
    1.5 本章小結(jié)
第二章 耗散粒子動力學(xué)算法原理
    2.1 DPD方法背景介紹
    2.2 DPD模擬方法原理
    2.3 DPD串行程序
    2.4 MPICH簡介
    2.5 本章小結(jié)
第三章 DPD模擬算法的并行化
    3.1 DPD串行程序分析
    3.2 DPD串行程序并行化
        3.2.1 時間測試函數(shù)
        3.2.2 程序各部分所占時間比例
    3.3 DPD并行算法的設(shè)計
        3.3.1 根據(jù)力的并行化設(shè)計并行算法
        3.3.2 基于空間劃分的并行算法設(shè)計
        3.3.3 數(shù)據(jù)交換算法
        3.3.4 并行DPD程序
    3.4 實驗結(jié)果及分析
        3.4.1 實驗環(huán)境
        3.4.2 串行程序的結(jié)果分析
        3.4.3 兩個計算機節(jié)點并行程序的結(jié)果分析
        3.4.4 8計算機節(jié)點并行程序的結(jié)果分析
    3.5 DPD串、并行程序的一致性分析
    3.6 本章小結(jié)
第四章 Many-body DPD模擬潤濕現(xiàn)象
    4.1 潤濕現(xiàn)象簡介
    4.2 潤濕現(xiàn)象原理
    4.3 Many-body DPD模擬方法
    4.4 潤濕現(xiàn)象的Many-body DPD模擬實驗設(shè)計
    4.5 潤濕現(xiàn)象的Many-body DPD模擬實驗結(jié)果
    4.6 本章小結(jié)
第五章 超疏水現(xiàn)象及其模擬程序并行化
    5.1 超疏水現(xiàn)象簡介
    5.2 Wenzel模型和Cassie模型
    5.3 并行算法設(shè)計超疏水實驗設(shè)計
        5.3.1 超疏水計算空間構(gòu)造
        5.3.2 超疏水固體表面構(gòu)造
        5.3.3 超疏水液體粒子構(gòu)造
    5.4 并行計算超疏水實驗結(jié)果分析
        5.4.1 并行計算環(huán)境
        5.4.2 負載平衡分析
        5.4.3 并行超疏水模擬結(jié)果
        5.4.4 并行加速比分析
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
參考文獻
致謝
研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
作者和導(dǎo)師簡介
北京化工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會決議書



本文編號：3686189