导读:本文包含了数值模拟并行化论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:油藏数值模拟,有限元,并行计算
数值模拟并行化论文文献综述
郑志锋,王一,韩鑫,丁磊,邓志勇[1]（2019）在《油藏数值模拟有限元并行化求解策略》一文中研究指出油藏数值模拟采用有限单元法能有效地提高计算精度,但有限单元法在油藏数值模拟时计算量大、计算耗时较长。采用并行化求解的算法能进一步提高计算效率。本文通过构建理想化油藏有限元数值模型,设计了一种适用于油藏数值模拟的有限元并行化求解策略,并通过实例进行检验,证明该策略具备良好的并行效率,有效提高了油藏数值模拟的计算速度。(本文来源于《石化技术》期刊2019年07期）
廖子菊,邓小毛[2]（2019）在《基于非结构网格的近海海域污染物迁移叁维数值模拟并行算法》一文中研究指出针对浅水环境下的污染物迁移问题,提出了一种基于非结构网格的全隐格式可扩展并行算法。首先,对计算区域进行非结构网格建模;然后,对污染物迁移方程时间方向采用二阶向后差分隐式格式、空间方向采用有限元方法进行离散,并使用基于区域分解的NKS并行算法对离散系统进行求解。最后,使用该算法对珠江前航道和珠江出海口的污染物扩散过程进行了测试模拟,在"天河二号"超级计算机上,最高使用2 400个处理器核时获得了64%的并行效率。测试结果表明NKS算法能有效地用于复杂区域大规模问题的数值模拟。(本文来源于《计算机应用》期刊2019年S1期）
杨艳林,许天福,靖晶[3]（2018）在《OpenMP在CO_2地质储存数值模拟并行计算中的应用》一文中研究指出为减少CO2地质储存数值模拟计算时间和增强计算规模,文章提出基于Open MP和动态内存分配的方式,重构TOUGH2-ECO2N数值模拟器。通过耗时评估可知,模拟器的主要耗时部分为状态方程计算、组建矩阵方程和方程求解。基于此,在遵循Open MP并行化原则下,采用动态内存分配、处理跳转语句和算法内部的相关性,以及函数内部参数优化等措施,完成了多相流模拟器的并行化。计算试验结果表明,并行化模拟器算法正确、执行效率高,且具有加速效果良好的特点。针对中小规模的模型对比试验,4核的加速比可以达到2.28倍。(本文来源于《水文地质工程地质》期刊2018年05期）
李鹤飞[4]（2017）在《朱衣河水质演变数值模拟并行化程序设计与实现》一文中研究指出在研究河流、海洋等水体环境时多采用数值模拟的方式来模拟水质演变过程。为了保证水质计算结果的准确性,需要选择广阔的计算区域并且研究水体中各种元素之间的关系和受外界条件的影响,因此水体环境中水质演变过程的计算范围大、复杂程度高,数值模拟结果的数据量庞大。而大多数的数值模拟过程是采用串行程序编写的,这就导致在实际应用中对水体环境研究时的计算效率低下,具有一定的局限性,不能满足人们的需求。近几年,高性能计算相关的软硬件技术得到了长足的发展,随着对河流水质研究的日趋重视,并行计算在河流水体环境研究中的应用变得越来越广泛。本文利用基于MPI的并行处理技术,对朱衣河水质演变数值模拟程序进行并行化处理,主要工作如下:(1)通过对串行程序的结构进行详细分析,确定可并行处理部分。(2)将可并行处理部分合理划分若干部分,采用基于MPI的阻塞通信技术对串行程序进行并行化处理。(3)利用基于MPI的非阻塞通信技术对串行程序进行并行化处理,并通过使用自定义数据类型,减少消息传递量和传递次数。(4)对这两种并行模式下的效率和加速比进行可靠的分析,以提升数值模拟的计算性能。实验结果表明:采用基于MPI并行技术对原程序并行化设计后的并行程序能够有效降低运行时间、提高运行效率。与串行模式相比,阻塞模式和非阻塞模式分别可以使计算速度提高2.8倍和3.6倍,两种方式的运行速度、并行效率和加速比都得到了显着提高,但是在非阻塞通信模式下具有更好的加速比和并行效率,程序运行速度更快。因此采用基于MPI的非阻塞通信技术在朱衣河水质演变数值模拟中能够达到更好的实际效果,具有可实施性。(本文来源于《河北工程大学》期刊2017-12-01）
王翀,刘承论[5]（2016）在《基于3D-FSM的预紧力端锚数值模拟及其多核并行化研究》一文中研究指出在对传统锚杆荷载传递机制分析的基础上,提出了一种考虑托板、锚杆与岩体相互作用的数值模拟方法:通过Kelvin基本解计算出锚杆集中力对围岩的影响,同时就锚杆自由段与相应岩体两端点的位移差相等建立位移方程,结合先前开发的3D-FSM数值模拟系统中的表面受力平衡方程进行联立求解,利用所得结果可以计算域内任意点的应力及位移变化,形成完整的预紧力端锚边界元数值模拟系统。通过与Flac~(3D)系统模拟对比,验证了该系统的可靠性。为提高运算效率,对该系统进行基于Open MP的多核并行化改进,给出了改进的基本思路和加速比对比图。由于边界元本身具有建模简单、计算区域大、计算精度高等优点,因此,这种模拟方法有很大的应用价值。(本文来源于《岩土力学》期刊2016年03期）
李芳芳[6]（2015）在《面向CPU+GPU集群的高哈特曼数磁流体叁维数值模拟并行算法实现》一文中研究指出磁流体力学（MHD）是一门以导电流体的流动特性与电动力特性为研究目标的综合学科。因其具有流体力学与电动力学的综合学科背景，所以在很多领域中得到了广泛研究与应用，如空间天气状况研究、太阳风与地球磁层的相互作用研究、受控热核反应中等离子体约束机制、磁流体发电等。然而，磁流体力学相关控制方程复杂，且解析解求解困难，因此目前一般采用数值模拟计算的方法来求解。但又因模拟过程复杂、网格规模巨大导致求解过程缓慢，尤其对高哈特曼数下的磁流体，模拟过程难以收敛。可见，对高哈特曼数磁流体数值模拟并行算法的研究具有巨大的科研与应用价值。在研究了大量国内外磁流体数值模拟与高性能计算相关工作的基础上，本文分别在多核集群和GPU集群环境中对高哈特曼数磁流体数值模拟并行算法进行了研究。本文主要研究工作与贡献如下：（1）对磁流体数值模拟进行了全面的理论阐述与详细的流程分析。首先阐述了磁流体数值模拟的物理与数学意义，引入相关参数及控制方程。其次论述了磁流体数值模拟计算中控制方程的离散、求解方法、具体收敛准则及边界条件。再次给出了本文中磁流体数值模拟过程的详细流程图，并结合流体数值模拟流程进行了难点分析。最后结合并行计算实施步骤对磁流体数值模拟进行了并行计算分析。（2）提出并实现了一类面向多核集群的磁流体数值模拟二级混合并行算法。首先，根据网格划分和变量离散结果制定任务划分及数据通信策略，并实现基于单向区域划分的MPI并行算法。其次，在此基础上，根据对MPI并行算法的线程级并行可行性分析结果实现基于MPI+OpenMP的磁流体数值模拟并行算法。最后，在深腾7000高性能计算集群中进行实验分析。结果表明：与串行算法相比，面向多核集群的磁流体数值模拟二级混合并行算法效率提升近62%。（3）提出并实现了一类面向GPU集群的磁流体数值模拟叁级混合并行算法。首先，对叁级混合并行编程模型进行研究与优势分析。其次，根据本文中对二级混合并行算法的可移植性分析结果将部分计算过程通过CUDA移植到GPU集群中，实现基于MPI+OpenMP+CUDA的磁流体数值模拟并行算法。最后，通过PGI加速器Fortran工作站进行实验分析。实验结果表明：与串行算法相比，面向GPU集群的磁流体数值模拟叁级混合并行算法效率提升显着，加速比达6.89倍。本文通过MPI、OpenMP和CUDA，先后提出并实现了面向多核集群和面向GPU集群的高哈特曼数磁流体叁维数值模拟并行算法。并通过实验对上述算法进行了性能对比和分析，结果表明：面向GPU集群的叁级混合并行算法能够显着提升高哈特曼数磁流体数值模拟算法的性能。此算法具有较高的可移植性，可以在磁流体数值模拟相关研究领域中进行推广应用。(本文来源于《杭州电子科技大学》期刊2015-03-01）
蔡鹏武[7]（2014）在《爆炸冲击数值模拟并行计算研究与实现》一文中研究指出采用动力有限元方法的爆炸冲击效应数值模拟软件,步长要求很小才能满足稳定性需求,单元尺寸要设置较小才能满足精度要求,因而计算规模庞大,目前单机已无法满足其对计算资源的需求,并行计算的发展恰好迎合了这方面的需求。在并行计算的方案中,共享内存式并行能减少数量众多的内核计算时的通信开销,发挥出计算节点内部强大的计算效能;分布式并行计算可以突破单个计算节点硬件性能的限制,使得并行计算的规模可以得到极大的扩展。结合共享式并行计算和分布式计算的各自优点,在计算节点内部采用共享内存式,而在节点间采用分布式计算,可以发挥出高性能计算机系统的强大能力。本文分别对爆炸冲击数值模拟软件EP3D实现了基于Open MP的共享内存式多线程并行优化和基于MPI的分布式并行计算并行优化,并最终将两者结合,实现了混合并行优化。针对基于Open MP的共享内存式并行,本文论述了优化的基本思想以及具体步骤,包括区分数据类型、设置并行互斥等;在实现Open MP初步优化的基础上,本文提出并实现了基于人为指定任务块以及设置公共变量私有化两种更深层次的优化方案。针对基于MPI的分布式并行,本文提出并实现了基于Metis软件包的区域划分的方案,这一方案同时满足负载均衡和尽量减少进程间通信这两个区域划分原则;提出并构建了点对点的进程通信模型,实现了进程级的并行计算;提出并实现了一种基于区分边界思想的并行优化方案,实现了计算和通信的并行。将前述两种并行方法结合,文章最终实现了基于MPI和Open MP的混合并行优化。本文对基于各个优化方案的并行程序进行了测试,结果表明各个程序计算结果精确,并行加速比较高,并行可扩展性较大,可以发挥出高性能计算机系统的强大能力。(本文来源于《国防科学技术大学》期刊2014-11-01）
郭永辉,浦锡锋,姚成宝,董楠[8]（2012）在《叁维结构响应数值模拟并行程序开发》一文中研究指出为实现对大型复杂结构在冲击载荷下的高效率的数值模拟,本文采用弹塑性流体力学模型,设计了显示动力有限元算法,基于面向对象的、具有并行与网格自适应功能的有限元软件包AFEPack开发了叁维LAGRANGIAN动力学有限元程序。由于有AFEPack的有力支撑,该程序的通用性和可扩展性较强。通过初步算例验证,计算结果合理,表明了关键算法及程序的正确性,可为结构响应数值分析程序的研发提供有益的参考。(本文来源于《第五届全国计算爆炸力学会议论文摘要》期刊2012-08-01）
陈锐[9]（2012）在《CSAMT叁维交错采样有限差分数值模拟并行算法研究》一文中研究指出可控源音频大地电磁法（简称CSAMT法）是二十世纪六七十年代逐步发展起来的一种电磁测深技术。该方法采用人工场源的方法，同天然源大地电磁测深法相比，具有信噪比高、快速、高效等方面的特点。二十世纪八十年代以来，该方法已经在我国能源、金属与非金属等矿产资源勘查以及在水文、工程、环境、灾害地质调查等多个领域得到广泛的应用。然而，国内外CSAMT的正反演研究一直局限在2.5维方面，对于CSAMT在叁维地质体的电磁模拟正反演方法的研究，仍然是国内外电磁法研究的重点问题。本文从CSAMT满足的麦克斯韦方程出发，采用总场分离的方式，分成一次场（背景场）和二次场。根据电磁场基本理论和势函数的相关知识，通过一维的数值模拟方式求解一次电场和一次磁场。二次场采用交错采样有限差分的方法，推导出磁场分量与电场分量的表达式，在此基础上，将该方法与串行积分方程法进行对比分析，验证了交错采样有限差分方法的正确性，从而将CSAMT二次场计算转化为大型复系数稀疏线性方程组的求解问题。然后，根据CSAMT所形成的系数矩阵的特征，综合迭代求解过程中的预处理方法和求解方法，提出了不同的预处理技术组合方案，经过对比分析，串行过程中采用块状Jacobi与不完全LU的预处理方法结合稳定双共轭梯度解方程方法进行求解，具有良好的数值精确度和稳定性。同时，针对CSAMT叁维数值模拟过程的问题，需要对不同频率进行正演运算，而且，不同频率之间具有良好的并行性。本文通过MPI的消息传递机制将不同频率的一次场和二次场的计算任务分配到各个节点中进行计算，从而提高了正演的计算效率。在二次场方程的求解中，采用CUDA编程模型，运用先进的稀疏矩阵压缩存储的方式，对于在串行过程中耗时较长、并行化程度较高的稀疏矩阵与向量乘积、向量内积等运算进行并行化处理，从而使迭代求解的效率得到提高。最后，建立了四个叁维地质模型，分析并验证了CSAMT叁维正演并行算法的正确性，同时对并行算法的性能进行了评价。经过实验得出，运用MPI+CUDA并行算法对CSAMT叁维数值模拟有性能的提升，采用四个节点的MPI+CUDA并行方式，可以提高近3~5倍的计算性能。(本文来源于《中国地质大学(北京)》期刊2012-05-01）
黄林显,邵景力,崔亚莉,李玲,程汤培[10]（2012）在《基于MPI的地下水数值模拟并行算法研究》一文中研究指出地下水数值模拟是研究分析各种地下水问题的重要手段。针对传统地下水数值模拟串行算法在处理海量数据模型时计算时间长、运行效率低的特点,在分布式存储系统上利用消息传递标准MPI,设计了一种采用Cholesky预条件子,粗粒度、低通信开销的PCG并行算法。通过在具有4个处理核心的Linux集群环境中的测试可知,该程序运行所获得的加速比会随着处理核心数的增加而不断增大,并在4个处理核心数的时候获得最大加速比2.21,说明所设计的PCG并行算法具有较好的加速效果和可扩展性。(本文来源于《安徽农业科学》期刊2012年12期）
数值模拟并行化论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
针对浅水环境下的污染物迁移问题,提出了一种基于非结构网格的全隐格式可扩展并行算法。首先,对计算区域进行非结构网格建模;然后,对污染物迁移方程时间方向采用二阶向后差分隐式格式、空间方向采用有限元方法进行离散,并使用基于区域分解的NKS并行算法对离散系统进行求解。最后,使用该算法对珠江前航道和珠江出海口的污染物扩散过程进行了测试模拟,在"天河二号"超级计算机上,最高使用2 400个处理器核时获得了64%的并行效率。测试结果表明NKS算法能有效地用于复杂区域大规模问题的数值模拟。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
数值模拟并行化论文参考文献
[1].郑志锋,王一,韩鑫,丁磊,邓志勇.油藏数值模拟有限元并行化求解策略[J].石化技术.2019
[2].廖子菊,邓小毛.基于非结构网格的近海海域污染物迁移叁维数值模拟并行算法[J].计算机应用.2019
[3].杨艳林,许天福,靖晶.OpenMP在CO_2地质储存数值模拟并行计算中的应用[J].水文地质工程地质.2018
[4].李鹤飞.朱衣河水质演变数值模拟并行化程序设计与实现[D].河北工程大学.2017
[5].王翀,刘承论.基于3D-FSM的预紧力端锚数值模拟及其多核并行化研究[J].岩土力学.2016
[6].李芳芳.面向CPU+GPU集群的高哈特曼数磁流体叁维数值模拟并行算法实现[D].杭州电子科技大学.2015
[7].蔡鹏武.爆炸冲击数值模拟并行计算研究与实现[D].国防科学技术大学.2014
[8].郭永辉,浦锡锋,姚成宝,董楠.叁维结构响应数值模拟并行程序开发[C].第五届全国计算爆炸力学会议论文摘要.2012
[9].陈锐.CSAMT叁维交错采样有限差分数值模拟并行算法研究[D].中国地质大学(北京).2012
[10].黄林显,邵景力,崔亚莉,李玲,程汤培.基于MPI的地下水数值模拟并行算法研究[J].安徽农业科学.2012