【摘要】：在玉米的生產(chǎn)過程中，大部分玉米使用脫粒機進行脫粒。但由于玉米脫粒機工作過程十分復(fù)雜，國內(nèi)外研究機構(gòu)對于模擬玉米脫粒的情況，多數(shù)使用的方法與一般實際情況有較大差別。所以課題組采用離散元法與計算機仿真技術(shù)相結(jié)合，將玉米果穗整體分解成許多個獨立的玉米芯、玉米籽粒來進行研究，再結(jié)合顆粒動力學(xué)方法，研究出三維離散元法玉米果穗脫粒過程仿真軟件。 目前該仿真軟件已經(jīng)實現(xiàn)對玉米果穗的脫粒過程進行模擬，但計算時間還較長，因此減少仿真計算時間，成為改進玉米果穗脫粒過程仿真軟件的迫切需求。在現(xiàn)代計算機應(yīng)用中，多核處理器越來越受到人們的重視，因此使用多核處理器實現(xiàn)并行技術(shù)，成為減少玉米果穗脫粒仿真時間研究的重點，這樣也能充分發(fā)揮多核處理器的性能。同時因軟件開發(fā)過程中重復(fù)勞動的現(xiàn)象愈來愈嚴(yán)重，軟件開發(fā)和維護的費用越來越多，而動態(tài)鏈接庫技術(shù)是實現(xiàn)函數(shù)庫共享，提高代碼利用率、減少維護費用一種簡單而且有效的途徑，同時動態(tài)鏈接庫技術(shù)可以讓各個模塊獨立開發(fā)，做到不影響應(yīng)用程序間其他功能使用的效果。因此使用動態(tài)鏈接庫技術(shù)完成玉米果穗脫粒過程仿真軟件的開發(fā)，能夠有效提高軟件開發(fā)質(zhì)量，大大減少了程序代碼的重復(fù)開發(fā)現(xiàn)象，節(jié)省開發(fā)時間。 本文首先介紹離散元法基本原理，分析并行化方法，并簡單說明了動態(tài)鏈接庫技術(shù)和分類。然后介紹了并行算法中常用的OpenMP標(biāo)準(zhǔn)庫，通過介紹原有使用串行算法的玉米果穗脫粒過程，提出針對由多個球顆粒組合而成的玉米籽粒、玉米芯和玉米果穗，所能使用的多核多線程并行化算法并對其進行實現(xiàn)，同時為了保證計算的準(zhǔn)確性，，對含有三角形面片的邊界的接觸檢測算法進行了改進。由于與實際對比的需要，修改玉米果穗脫粒過程性能分析功能。之后對動態(tài)鏈接庫中靜態(tài)庫和動態(tài)庫兩種方式進行了簡單介紹，比較它們的優(yōu)缺點，并根據(jù)軟件自身的特點結(jié)合動態(tài)鏈接庫技術(shù)實現(xiàn)玉米果穗脫粒過程仿真軟件的模塊化設(shè)計。同時還對32位操作平臺和64位操作平臺間進程轉(zhuǎn)換進行了深入研究，實現(xiàn)了三維離散元法仿真軟件32位操作平臺和64位操作平臺間進程的相互轉(zhuǎn)換，提高了軟件仿真計算時間，最后對多邊形虛邊界算法做出了修改。 針對上述軟件的改進，進行了軟件測試和實例驗證。實際測試表明，對玉米果穗脫粒過程仿真軟件實現(xiàn)多核多線程并行技術(shù)后，仿真效果與使用串行算法的軟件大體趨勢相同，但仿真時間明顯縮短。玉米果穗與含有三角形面片的邊界發(fā)生碰撞時，計算結(jié)果更加準(zhǔn)確，與實際情況更加符合。結(jié)合動態(tài)鏈接庫技術(shù)和多核多線程并行技術(shù)，實現(xiàn)玉米果穗脫粒過程模塊化設(shè)計，從而達到提高仿真速度，不影響其他模塊修改和調(diào)試的目的。通過對三維離散元法仿真軟件在64位操作平臺使用的修改，計算速度有了顯著提高，為三維離散元法仿真軟件在32位和64位兩個操作平臺的開發(fā)帶來了方便。最后通過對多邊形虛邊界算法的修改，實現(xiàn)類似于許多機械部件上含有不同形狀和大小的圖元的情況的仿真。
【圖文】：

打開OpenMP支持

第 2 章 基于多線程技術(shù)的并行算法研究位置分布統(tǒng)計，通過用戶輸入的參數(shù)，確定玉米籽粒軸向分布區(qū)分布和沿 Z 軸分布兩種方式，再將該區(qū)域分份，如果脫落的玉米計算得到該玉米籽粒屬于第幾區(qū)域，最后將區(qū)域中每一份脫落玉形式表現(xiàn)出來，即脫落玉米籽粒的位置分布統(tǒng)計。 為玉米果穗脫粒過程性能分析功能控制界面。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：S226.1;TP311.52

【參考文獻】

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本文編號：2635025