物質(zhì)點法采用物質(zhì)點與背景網(wǎng)格雙重離散。與拉格朗日有限元法相比，它避免了因網(wǎng)格畸變而產(chǎn)生的數(shù)值困難；與歐拉法相比，它避免了因非線性對流項而產(chǎn)生的數(shù)值困難，且容易處理自由表面和材料界面，因此適合于求解流固耦合，以及涉及大變形的問題。然而，普通電腦的計算能力限制了可以研究的問題的規(guī)模。模擬大規(guī)模問題時，離散常常不夠密致，模擬結(jié)果也常常失真。為了擴大計算規(guī)模，有必要研究物質(zhì)點法的并行算法。同時，為了避免浪費計算資源，要求并行算法具有良好的負載平衡。 與所有的網(wǎng)格質(zhì)點類方法如PIC方法相似，物質(zhì)點法中的質(zhì)點在網(wǎng)格內(nèi)是自由移動的，相對歐拉格式和有限元格式而言更難以實現(xiàn)負載平衡。本文主要針對常用的兩種并行計算模型MPI和OpenMP，研究了物質(zhì)點并行算法中的一些問題，并討論了如何進一步改進負載平衡。 MPI模型使用一個豐富的函數(shù)庫實現(xiàn)進程間消息傳遞。它功能強大、靈活，但實現(xiàn)MPI并行的工作量比較大。本文基于靜態(tài)分區(qū)思想利用MPI模型將三維物質(zhì)點法軟件MPM3D(計算機軟件著作權(quán)登記號2009SRBJ4761)并行化，編制了并行物質(zhì)點程序MPM3D_MPI，并驗證了其正確性與穩(wěn)定性...

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要符號對照表
第1章 引言
    1.1 課題背景
    1.2 物質(zhì)點法
    1.3 并行計算機與編程模型
    1.4 并行計算中的幾個重要概念
    1.5 并行計算在力學中的應用
    1.6 本文的主要工作
第2章 基于 MPI 的物質(zhì)點并行算法
    2.1 MPI 簡介
    2.2 使用 MPI 的物質(zhì)點并行算法
        2.2.1 文件輸入方式
        2.2.2 分區(qū)方式以及進程拓撲
        2.2.3 背景網(wǎng)格的并行更新
        2.2.4 物質(zhì)點的跨區(qū)移動模式
        2.2.5 對部分算法的支持
        2.2.6 并行文件輸出
    2.3 算例及結(jié)果
        2.3.1 程序正確性的驗證
        2.3.2 程序穩(wěn)定性的驗證
        2.3.3 并行程序的效率
    2.4 小結(jié)
第3章 基于 OpenMP 的物質(zhì)點并行算法
    3.1 OpenMP 簡介
    3.2 使用 OpenMP 的物質(zhì)點并行算法
        3.2.1 背景網(wǎng)格更新
        3.2.2 物質(zhì)點更新
    3.3 負載平衡算法
    3.4 算例與結(jié)果
        3.4.1 泰勒桿碰撞
        3.4.2 二維氣體爆炸
        3.4.3 聚能射流
    3.5 小結(jié)
第4章 結(jié)論
參考文獻
致謝
個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果



本文編號：3891434