二維水動(dòng)力學(xué)模型廣泛應(yīng)用于洪水預(yù)報(bào)、航運(yùn)預(yù)警等水流模擬相關(guān)領(lǐng)域,隨著模擬范圍、內(nèi)容與精度要求的不斷增長,提高計(jì)算效率已成為模型應(yīng)用的迫切需求。本文在深入研究二維水動(dòng)力學(xué)模型求解算法的基礎(chǔ)上,基于共享內(nèi)存的并行模式建立了二維水動(dòng)力學(xué)并行計(jì)算模型,分別對長江上游河道通航水流和松花江胖頭泡蓄滯洪區(qū)潰堤洪水進(jìn)行了模擬,獲得了較好的加速效果,同時(shí)對影響并行效率的多種因素進(jìn)行了探討。研究工作對提高二維水動(dòng)力學(xué)模型的計(jì)算效率提供了可行的方法。論文結(jié)合國家十二五科技支撐計(jì)劃課題“多體系協(xié)同集成的智能航運(yùn)關(guān)鍵技術(shù)研究”,完成相關(guān)研究內(nèi)容并取得以下成果：綜合分析了二維水動(dòng)力學(xué)模型求解與并行算法的研究進(jìn)展,根據(jù)并行計(jì)算實(shí)現(xiàn)方法將水動(dòng)力學(xué)并行模型概括為三種類型：消息傳遞模型、共享內(nèi)存模型和GPU通用計(jì)算模型,闡述了三種模型的理論框架、關(guān)鍵技術(shù)和優(yōu)化進(jìn)展。結(jié)合并行算法的特點(diǎn)與應(yīng)用研究成果,對各模型的求解算法、應(yīng)用領(lǐng)域、加速比、可擴(kuò)展性和移植性等要素進(jìn)行了對比分析。根據(jù)模型處理間斷的能力以及實(shí)現(xiàn)并行算法的需要,選擇基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的有限體積法求解二維水動(dòng)力學(xué)方程,對網(wǎng)格劃分、控制單元選取、控制方程離散、干濕邊界處理... 

【文章來源】：華北電力大學(xué)河北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

控制體積示意圖

(1)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格：結(jié)構(gòu)網(wǎng)格可以用行列關(guān)系來描述位置關(guān)系，具有較好的分布特征，如圖2-2。常用的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格有矩形網(wǎng)格、曲線網(wǎng)格和等。結(jié)構(gòu)網(wǎng)格是有限差分法和有限體積法中較為常用的計(jì)算網(wǎng)格，無需對控制方程做任何坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。對于具有幾何規(guī)律的計(jì)算區(qū)域的適應(yīng)性較好，然而在計(jì)算復(fù)雜邊界時(shí)，結(jié)構(gòu)網(wǎng)格概化成鋸齒形，與干濕邊界的擬合性不好，動(dòng)邊界處會(huì)形成虛假的水流。但是，結(jié)構(gòu)網(wǎng)格具有較好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以行列關(guān)系來描述網(wǎng)格之間的關(guān)系，便于數(shù)據(jù)組織，網(wǎng)格生成方便，程序設(shè)計(jì)簡單，在早期得到了大量的研究應(yīng)用。I ‘ . ■ r . ： ： ； ■■ ； - ： ■— \ “ . - I . ‘ . . ? - . ? "■；' ? - ?- . - . ‘圖2-2結(jié)構(gòu)網(wǎng)格(2)非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格：20世紀(jì)80年代，為了更好的擬合復(fù)雜邊界，開展了大量非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的研究。非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格可以采用任意形狀的單元格，其位置不再通過行列索引信息查詢

網(wǎng)格不能精確模擬復(fù)雜邊界的缺點(diǎn)。在二維水流研究中，常用的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格有三角形和四邊形網(wǎng)格，如圖2-3所示。參,.....I ； ■； ： .#/>% :}:丨：；：美:.C:17

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]并行組合數(shù)學(xué)模型方式研究及初步應(yīng)用[D]. 郭延祥.清華大學(xué) 2010
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碩士論文
[1]淺水方程有限體積法的并行計(jì)算研究[D]. 王巍.上海交通大學(xué) 2008
[2]河道二維水流模擬高精度算法研究[D]. 曾賢敏.河海大學(xué) 2007
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本文編號(hào)：3524351