施工中隧道与运输车辆动态耦合的并行计算方法

在隧道施工过程中为准确模拟运输车辆运行时对周围隧道的影响,建立了隧道及运输车辆的三维有限元模型.通过三维动态接触方法模拟轮 轨、轨道 隧道、隧道 土体等的动力相互作用.利用显式非线性有限元法进行数值模拟,分析了运输车辆每节车通过工作井时隧道的动态响应.由于轮轨接触计算十分耗时,在递归坐标二分分区方法(RCB)基础上,结合上海超级计算机曙光5000A高性能计算机的体系结构,设计了基于轮轨接触均衡分区算法(WRCBB).分析并比较了两种并行算法的加速效果.结果表明,对于考虑接触的大型结构动力分析问题,接触均衡的分区方法具有更好的加速比与并行效率.     

基于单元级矩阵分解的EBE-PCG算法及其在网络机群并行环境上的实现

基于EBE策略，讨论求解大型线性方程组CG方法及PCG方法的并行计算．在不显式形成总刚度阵的情况下利用单元级矩阵的Cholesky分解构造总刚度阵的近似，形成预条件矩阵，提出了求解大型线性方程组的EBE—PCG并行算法，并讨论了算法在网络机群(COW)并行计算环境下的实现．结合实际算例，对EBE-PCG并行算法进行了并行效率分析．结果表明基于单元级Cholesky分解的EBE—PCG算法具有很好的并行效率，是一种适合网络机群并行环境的高效并行算法．     

求解三对角方程组的并行追赶算法

通过分析影响算法的并行效率的主要因素,根据分而治之策略中的分块思想提出了一种求解三对角方程组的并行追赶算法。然后在机群系统中,MPI环境下实现了该并行算法,对并行算法的加速比和效率与原串行算法进行了比较,结果表明此算法有较高的计算效率。     

求解三对角方程组的并行追赶算法

通过分析影响算法的并行效率的主要因素,根据分而治之策略中的分块思想提出了一种求解三对角方程组的并行追赶算法。然后在机群系统中,MPI环境下实现了该并行算法,对并行算法的加速比和效率与原串行算法进行了比较,结果表明此算法有较高的计算效率。     

基于PVM的并行辐射度声学仿真算法

针对建筑环境的复杂性及建筑声学仿真的实时性要求,提出用并行辐射度算法求解整个声场的声能,计算单位脉冲响应,并启用多处理机将频率分段求解,进而得到全频段的脉冲响应.在此基础上,对并行算法复杂度进行分析,同时对一个室内声场进行模拟,验证了算法的有效性,并给出并行算法加速比特性曲线.理论分析与实验均表明,采用并行算法可以有效提高复杂场景声学仿真的效率.     

结构动力响应的精细时程积分并行算法

大型结构动力响应问题采用传统的时间步长直接积分方法求解是非常耗时的,因此发展相应的并行计算方法成为必然．传统的直接积分方法是极度串行而不适于并行计算,而精细时程积分方法可以使用大步长单步计算出求解区间任意时间点的响应值,为并行计算提供了极大的可能性．结构动力响应方程通过变量变换可以转化为一阶线性常微分方程,该方程组的解由表示初值影响的齐次方程解和反映荷载作用的积分之和组成．其中第一项用矩阵指数函数计算;第二项在文中采用精细时程积分傅里叶展开方法计算（设计了３种相应的并行算法）,并在ＴＲＡＮＳＰＵＴＥＲ并行机上实现．结果表明,３种ＨＰＤ－Ｆ并行算法有很高的加速比和并行效率．     

消息传递接口在偏微分方程中的并行计算

针对四冲程内燃机活塞在气缸套中的二阶运动轨迹的求解问题，提出基于消息传递接口（MPI）并行化求解非线性二阶偏微分方程，计算时用消息传递的并行编程模型对不存在数据相关的部分实施并行化。对各个模块的划分以及颗粒度的大小进行了论述。对求解问题中不同的求解精度要求和通信方式，分别在SUN工作站和上海超级计算中心神威机上进行计算，对各自的总计算时间和并行时间做了对比分析，并给出了加速比和适宜的进程数。研究表明，改进后的并行算法可以在较短的时间内得到高精度的结果，且具有很好的加速比。     

2D Laplace问题的OpenMP并行求解研究

针对一类典型二维Laplace问题,研究其有限差分离散方法及其相应离散系统的并行求解算法与并行程序设计,本文设计给出一种求解二维Laplace问题的串行算法和相应的并行算法及OpenMP并行程序。数值实验结果验证:并行算法与并行程序是正确可靠的;对于中等规模问题8线程加速比达到3.03,且在同等的线程数目条件下,求解规模越大,加速比越大     

三对角Toeplitz方程组的一种快速并行算法

利用矩阵结构的特殊性,提出了一种新的求解三对角Toeplitz方程组的快速分布式并行算法,拓展了骆志刚的求解空间.通过理论分析和在分布式存储多处理机上的数值实验,证明新算法的加速比接近于线性加速比.数值实验同时表明新算法具有很高的并行效率.     

交通信息网格中的最短出行路径并行算法

根据城市路网的特点，提出了一种新的路网图的分割方法；在此基础上，提出两种网格最短路径并行算法GPSPA1和GPSPA2．这两种算法克服了传统并行标签算法只适合在共享内存的并行机器上使用的缺点，适合网格环境下使用．实验结果表明：分割器不能完全分割源点和目标点时，GPsPA2比GPSPA1效率高；完全分割时，两种并行算法的加速比大约都是3．GPSPA2应用于交通信息服务网格系统2．0版中．     

基于多核心工作站机群的并行介数算法

针对计算大规模复杂网络时介数的空间和时间复杂度问题,根据网络数据的存储特点,设计了减少内存占用并能提高查找速度的数据结构.根据介数计算的特点,用Python语言设计了粗粒度并行算法,在多核心工作站机群实现了并行算法.实验结果表明:并行算法不仅能够适用于上亿条边规模的网络,而且能够获得线性加速比,使120个计算核心的加速比达到了71左右,为分析大规模复杂网络数据的特性提供了易操作的方案.     

块三对角线性方程组的重叠分割可扩展并行近似求解方法

基于并行计算的分治思想，对于严格块对角占优的块三对角线性方程组提出一个可扩展 的块重叠分割并行近似求解方法(PBOA方法).在机器精度内，利用块对角占优的条件，只需要相邻处理器间一次通讯，得到与精确解等价的近似解.在算法设计中，充分考虑计算与通信的重叠和处理机间负载平衡.通过精度分析，给出子方程组的阶数与精度的关系，从而得到通过调整子方程组的阶数来控制精度和并行效率，保证可扩展性的方法，得到的并行计 算效率可随着问题规模的增加而增加.该文的方法在上海大学并行计算机“自强3000”上运行，数值实验的结果与理论分析的结果一致，得到的并行计算效率接近67%，加速比几乎是线性的.     

广义离散神经网络模型及启发式算法

对Hopfield离散网络的操作方式进行了推广，使其可以实现局部并行操作，并给出了相应的稳定条件。构造了一种用于最大独立集（MIS）问题求解的广义离散神经网络模型（GDHN）。模拟计算表明，所提出的算法在求解MIS问题时，比单纯的Hopfield神经网络算法有更好的优化性能。     

有分流换热网络同步综合

提出了一种以年综合费用最小为优化目标的有分流换热网络同步综合方法.该方法以分级超结构模型为基础建立一个不考虑等温混合假设的复杂混合整数非线性同步综合数学模型.为了合理降低控制学模型的求解难度,分级超结构中同时引入有分流并联结构和无分流串级结构.该模型的求解采用双层优化策略,外层利用遗传算法生成换热网络结构;内层利用粒子群算法优化物流分流比和换热器热负荷.采用两个典型算例和一个大规模换热网络综合问题对该方法的有效性进行了验证.     

基于改进的SOM和ART的动态手势识别

提出一种动态手势识别算法,将动态手势识别问题转换为轨迹识别间题.首先以SOM算法作为分类器提取手势特征,将多维手势信息投影到二维平面中,根据每帧的顺序产生一平面轨迹,将产生的平面轨迹输人到改进的ART网络进行识别.实验结果表明,该算法用于动态手势识别是可行的且性能稳定.     

基于负载均衡的空间线分组算法

针对传统并行操作计算效率低的问题,提出以分组并行处理模式优化节点间的负载均衡。以表层浮标轨迹验证涡旋实验为例,给出面向不可分割空间线对象的快速分组方法,设计了两个分组调整算法。实验结果显示,算法可以使每个计算节点达到负载均衡。与串行计算的比较实验结果显示,算法具有较好的加速效果,且加速比随着计算节点个数的增加呈上升趋势。因此,基于负载均衡的空间线分组算法是对不可分割空间线的计算进行优化的有效途径。     

基于耦合模型的轨道特种车辆悬架参数优化

基于车辆 轨道耦合动力学理论,建立了路轨两用消防车在轨道上行驶的车辆 轨道耦合模型,并与传统轨道车辆模型进行比较,通过实车试验验证了车辆 轨道耦合模型的正确性. 在此基础上,采用统一目标函数法对车辆悬架参数进行优化. 仿真结果表明,该优化设计方法使得车身加速度均方根值减小了626%,次级悬架动行程均方根值减小了542%,轮轨力均方根值减小了681%,提高了车辆平稳性,降低了悬架行程,削弱了轮轨间动作用力.     

基于车-轨耦合的轨道特种车辆横向建模及参数优化

基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立了路轨两用消防车在轨道上行驶的车辆-轨道耦合横向模型,并与传统轨道车辆横向模型进行比较,通过实车试验验证了车辆-轨道耦合横向模型的正确性.在此基础上,建立了多目标优化模型,并采用统一目标函数法对轨道行驶系统的悬架参数进行优化.结果表明,该优化设计方法使车身横向加速度均方根值减小了22.22%,轮轨横向作用力均方根值减小了18.63%,提高了车辆横向平稳性,降低了轮轨横向动作用.     

利用确定性退火技术的并行聚类算法

划分聚类和分级聚类是两种基本的聚类手段。划分聚类常常可以转换为一个全局最优化问题 ,传统的划分聚类方法很难得到全局最优解。基于确定性退火技术 ,给出了解决划分聚类问题的一种算法 ,并给出了在集群系统上的并行化方案 ,推导出了参与并行计算的最佳处理机数目 ,给出了加速比的估算公式。通过模拟算例可知 ,该算法的特殊结构适合在机群系统上进行并行计算 ,特别对聚类点集相当大的聚类问题 ,由于任务间的通信开销与计算量相比很小 ,能够达到很好的并行效果