發(fā)布時(shí)間：2021-02-12 20:47

　　網(wǎng)格是計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）模擬的輸入,網(wǎng)格的大小和質(zhì)量都會(huì)對(duì)模擬結(jié)果造成影響。隨著高保真模擬技術(shù)的不斷發(fā)展,CFD計(jì)算網(wǎng)格的規(guī)模越來(lái)越大,這對(duì)交互式網(wǎng)格生成軟件的開(kāi)發(fā)提出了巨大的挑戰(zhàn)。目前主流的桌面CFD端交互式網(wǎng)格生成軟件普遍存在以下不足:受主機(jī)計(jì)算資源的限制,個(gè)人電腦的計(jì)算能力是十分有限的,難以滿(mǎn)足大規(guī)模CFD應(yīng)用對(duì)網(wǎng)格量的巨大需求。為了解決這一問(wèn)題,本文基于現(xiàn)有網(wǎng)格生成軟件（NNW-GridStar）的框架模式,融合服務(wù)型軟件的客戶(hù)端/服務(wù)器模式,并利用消息中間件技術(shù),提出了一種分布式并行網(wǎng)格生成軟件框架PadMesh,作為后續(xù)開(kāi)發(fā)各種交互式網(wǎng)格生成軟件（如結(jié)構(gòu)化的、非結(jié)構(gòu)化的和笛卡爾的）的基礎(chǔ)軟件架構(gòu)。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）研究了分布式并行網(wǎng)格生成軟件框架所需要的關(guān)鍵技術(shù),包括并行計(jì)算技術(shù)和消息中間件技術(shù)等;在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)出一種分布式并行網(wǎng)格生成軟件框架（PadMesh）,并利用RabbitMQ實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)格生成中間件;（2）針對(duì)NNW-GridStar軟件的并行化,首先提出了結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的可視化數(shù)據(jù)管理和分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)策略,然后實(shí)現(xiàn)了分布式網(wǎng)格讀取和網(wǎng)格線(xiàn)并行加密兩個(gè)基... 

【文章來(lái)源】：西南科技大學(xué)四川省

【文章頁(yè)數(shù)】：64 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格數(shù)據(jù)與全局?jǐn)?shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)方式

2基于消息中間件網(wǎng)格分布生成技術(shù)研究7圖2-1節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格數(shù)據(jù)與全局?jǐn)?shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)方式解決冗余問(wèn)題的技術(shù)途徑是進(jìn)行信息優(yōu)化，即只存儲(chǔ)必要的全局信息，如CAD數(shù)據(jù)、網(wǎng)格框架線(xiàn)等，對(duì)內(nèi)存消耗較大的網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)據(jù)，僅在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上存儲(chǔ)其自身數(shù)據(jù)，其他數(shù)據(jù)如需要?jiǎng)t通過(guò)計(jì)算臨時(shí)還原，以時(shí)間換空間，該處理方式有效地解決了這一問(wèn)題。經(jīng)測(cè)算，優(yōu)化后的全局?jǐn)?shù)據(jù)量減少了近兩個(gè)數(shù)量級(jí)，可以保障在現(xiàn)有節(jié)點(diǎn)內(nèi)存條件下，使用1萬(wàn)億網(wǎng)格規(guī)模的全局信息進(jìn)行問(wèn)題處理。2.2.2MPI/OpenMP兩級(jí)并行網(wǎng)格生成目前，多核、眾核、與GPU等共享內(nèi)存的計(jì)算單元已得到外界的普遍應(yīng)用，但并行網(wǎng)格生成算法研究的主流依舊是基于分布式內(nèi)存模型的。為填補(bǔ)兩者之間的配比失調(diào)問(wèn)題，有研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)了非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成內(nèi)在的細(xì)粒度并行特性，并基于OpenMP開(kāi)發(fā)基于共享內(nèi)存結(jié)構(gòu)的多線(xiàn)程并行網(wǎng)格生成算法，繼而結(jié)合基于MPI的分布式并行網(wǎng)格處理算法，建立適配于主流高性能計(jì)算機(jī)的分布式共享內(nèi)存模型的MPI/OpenMP兩級(jí)并行網(wǎng)格處理模式與程序。該模型的示意圖如圖2-2所示。圖2-2適配于高性能計(jì)算機(jī)分布式共享內(nèi)存模型的MPI/OpenMP兩級(jí)并行網(wǎng)格生成方法在擬建立的兩級(jí)并行網(wǎng)格處理模式下，每個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)分布一個(gè)MPI進(jìn)程，計(jì)算節(jié)點(diǎn)內(nèi)部分布與CPU核數(shù)相等的OpenMP線(xiàn)程，其優(yōu)點(diǎn)有二：1因并行算法結(jié)構(gòu)與并行計(jì)算機(jī)的內(nèi)存結(jié)構(gòu)高度一致，有利于最大程度優(yōu)化并行算法的時(shí)空效率；2相比純粹的分布式并行模式，在相同并行度的情況下，兩級(jí)并行模式所需進(jìn)程數(shù)會(huì)減少1至2個(gè)

視化顯示。該數(shù)據(jù)疊加操作會(huì)重復(fù)繪制了極小部分網(wǎng)格數(shù)據(jù)，在目前的顯示硬件條件下，并不會(huì)造成太大的困擾，但是，隨著網(wǎng)格規(guī)模的持續(xù)增加，顯示效率問(wèn)題是不可避免的，這一問(wèn)題需要在今后的技術(shù)發(fā)展中進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。如圖2-3所示，軟件原型采用MVC（model/View/Control）模式，人機(jī)交互操作雖然是針對(duì)可視化數(shù)據(jù)進(jìn)行的，但是需要傳回后臺(tái)各個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的只是控制器層（Control）的各個(gè)操作指令，在各個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)格數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，形成新的網(wǎng)格數(shù)據(jù)后，由模型層（Model）更新可視化數(shù)據(jù)集，從而完成整個(gè)人機(jī)交互的操作流程。圖2-3MVC模式

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3031409