滑动轴承混合润滑多线程并行计算数值方法

针对混合润滑数值分析将动压效应、弹性变形和界面接触特性耦合而非常耗时的问题,基于共享内存并行系统的多线程程序设计语言OpenMP,提出一种多线程混合润滑并行计算数值方法——红黑线交叉并行计算法.该并行计算模型是将雷诺方程求解域分成两个相互独立的子求解域,依次对两个子求解域进行并行数值求解,可以有效克服CPU线程间数据争用问题,加快求解速度.着重研究了并行计算核数、网格数量和工作站配置对并行计算性能的影响,分析结果表明:并行计算模型能够有效提高滑动轴承混合润滑计算速度,并行计算速度的提升幅度与并行计算核数成非线性关系,随着CPU核数的增加计算速度的增加幅度逐渐减小;此外,与内存和缓存相比,CPU的主频对并行计算速度有非常大的影响.     

改进的并行高斯全主元消去法

为减少Gauss全主元消法的运行时间，用多进程与多线程混合的方式对其进行了并行化，同时对该算法进行了改进．采用MPI并行I／O技术提高读取数据文件的速度，降低对内存的需求；采用标志数组避免了选主元后换行带来的通信开销；使用线程模型确定最优线程数，提高运行消去的速度；通过预先发布机制降低回代求解步骤的时间复杂度．实际运行结果表明，随着方程组阶数增大，加速比也逐渐增大，对于5000元的方程组，8进程同时运行，加速比可达6．68，并行效率稳定在0．85左右．这表明该算法具有可扩展性和稳定的并行效率，适用于大规模并行计算．     

高层建筑风场数值模拟研究

本文以FLUENT软件和高性能集群作为数值模拟平台,通过改变高层建筑物高度进行了并行数值模拟。并对并行数值模拟结果和集群并行计算效率进行了分析,分析结果表明:随着建筑物高度的增加,建筑物周围最大风速和最大风速比增大,建筑物对其周围空气流动的影响增强。在并行计算中,当CPU个数相同时,随着网格数量的增加,并行效率呈增加趋势但增大的幅度越来越小;当网格数相同时,随着CPU个数增加,并行计算效率呈减小趋势。     

任意可分负载的多轮调度算法

为了提高并行计算中具有负载任意可分特性的大规模应用的任务响应速度,提出了一种针对带传输和计算延迟的三阶段多轮调度模型求解近似最优调度轮数的算法(DCMR).通过对特定的调度时序分析,得出闭合式方程组,然后利用二分法快速搜索并结合回溯调整法求解近似最优调度轮数,使计算时间尽可能多地与传输时间重叠,从而缩短了整个应用的执行时间.算法经仿真表明:在多种参数变化的情况下,可以求解出近似最优的调度方案;与经典的FIFO和LIFO算法相比具有更强的自适应能力;在计算时间明显大于传输时间的情况下,能够稳定地保持任务响应时间为理想时间的1.1倍左右.     

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.     

无网格数值模拟的并行算法研究

对无网格数值模拟的并行算法进行了详细研究.包括使用并行桶搜索算法进行节点搜索,使用并行几何搜索算法进行样点搜索,并行计算无网格形函数及其导数,边界条件的并行处理,使用并行预处理共轭梯度法求解方程组以及负载平衡等.最后给出了无网格数值模拟并行计算的实施流程和计算实例.计算结果表明,无网格数值模拟具有很高的并行性和很好的并行效率,计算规模越大,并行效率越高.     

基于并行迭代动态规划的聚合物驱最优控制求解

针对迭代动态规划计算量大,耗费时间长的特点,基于实验室搭建的PC机群,以消息传递库MPICH为编程工具,搭建一个并行计算平台,给出一种主从式的并行迭代动态规划算法,利用该算法对聚合物驱最优控制问题进行求解,并与串行计算结果进行对比.结果表明:在大规模的优化问题中并行迭代动态规划算法与串行算法结果一致,但表现出较高的并行效率和加速比;并行算法求解的效率受到主节点分配任务时是否均衡的影响.     

并行技术在电磁有限元计算中的应用

有限元方法FEM(Finite Element Method)是计算电磁学中非常重要的一种方法,而当问题规模较大时或计算量较大时,传统串行单机FEM难以胜任.本文在基于消息传递(MPI)的分布式并行系统上,采用有限元方法对电磁场问题进行并行求解.有限元方法形成的系数矩阵可以表示成块三对角矩阵,适合采用并行多分裂方法高效求解.并行计算技术的运用减少了计算时间并扩展了可处理问题的规模.结果表明,将并行技术应用于电磁有限元计算是有效并且可行的.     

导管架平台碰撞极限承载力的非线性集群并行计算

将并行计算理论和方法引入到导管架碰撞极限承载力的非线性分析中,根据美国石油学会API RP 2A-WSD标准中的方法建立桩腿非线性抗侧力-位移曲线,考虑桩-土非线性的特点分析导管架碰撞极限承载力。利用该方法对埕岛油田某导管架平台的碰撞极限承载力进行研究,分别得到平台在碰撞力作用下的平台顶部荷载-位移曲线、主桩腿弯矩变化、Mises应力变化曲线等。将集群并行运算的结果与单一PC机的结果进行对比,验证并行计算的计算精度和计算效率,同时研究不同影响因素对并行加速比和并行效率的影响。计算结果表明:平台主桩腿最大位移、应力随碰撞位置的降低而增大;碰撞位置越低,平台的碰撞极限承载能力越大;并行计算所得到的结果与单一PC机运算得到的结果相差很小,是可信的;并行加速比随着参与并行结点数的增加而增大,并行效率随着参与并行结点数的增加而下降;随着模型节点和单元数目的增多,集群的并行效率提高,并且越复杂的模型和结构在进行计算时集群并行计算能力的优势越明显。     

适合于分布式并行计算的PCOCR方法

针对求解大型稀疏复对称线性方程组,提出了1种适合于分布式并行计算的并行化COCR(Conjugate A-Orthogonal Conjugate Residual)方法,简记为PCOCR.在保证计算次序、矩阵向量乘积和向量校正不变的情况下,通过利用等价的数学推导,PCOCR方法将COCR方法每个迭代步所需的2次全局通讯降为了1次,同时,2种方法具有相同的数值稳定性.性能分析部分表明,所提出的PCOCR方法比COCR方法具有更好的并行可扩展性,同时并行通讯性能改进比率趋于50%.     

PC机上并行计算线性方程组

作者从微机内存有限这一实际情况出发,采取内存与硬盘交换数据的方法,利用网络技术及可移植消息传递界面MPI,给出了在微机簇上实现求解较大规模线性方程组的并行算法。同时,此算法也适用于在单个微机上串行求解线性方程组。并编制程序在微机簇上进行了数值试验,得出了正确的计算结果。     

常微分方程（组）的RunaeKutta异步并行算法及在多Transputer系统上的实现

并行算法的研究应以实用性、可实现性以及最大的并行处理效率为出发点．在解常微分方程（组）ＲｕｎｇｅＫｕｔｔａ并行算法的基础上进一步提出了一种针对Ｔｒａｎｓｐｕｔｅｒ并行多处理机系统实现的异步并行算法，该算法可划分成若干ＯＣＣＡＭ并发进程一一映射到多个处理机上且进程间采用异步通讯机制．作为一个应用实例，文中用ＯＣＣＡＭ语言编写了三阶ＲｕｎｇｅＫｕｔｔａ异步并行算法程序，做了算例，并获得了令人满意的结果．实例表明，由于该算法避免了进程间同步通讯等待所需的时间开销，而使算法的效率得以提高．     

三对角方程组行处理法并行解法

利用行处理法和分治策略给出一个求解任意三对角方程组的并行迭代解法 ,证明了所给解法对任意相容性三对角方程组收敛 ,讨论了所给解法的迭代终止条件 ,进而讨论了其对应分布式MIMD并行迭代算法的设计法则 .按照并行解法 并行计算机 =并行算法的模式 ,使用给出的并行解法 ,可以给出一些求解三对角方程组的新的MIMD并行迭代算法 .     

Adomaint原理与线性方程组的网络并行计算

论证了广西大学龚仁喜教授,邓艳等基于Adom aint原理建立的线性方程组的求解方法与Jacob i迭代法理论上等价;基于其思想,给出了一种求解线性方程组的并行算法,并将1~16台PC机联网,分别安装W in-dows2000、PVM3.4和VC6.0以组建网络并行计算平台,并在该平台上编程对该算法进行了并行数值试验,算例计算结果(表1和表2)表明该算法具有较高的加速比和效率,适合大型线性方程组的并行求解.     

一种网上求解线性方程组的Guass-Seidel并行迭代算法

针对基于PVM的微机网络并行计算环境下,处理机的运算速度较快而处理机间的通信相对较慢的实际情况,给出了一种网上并行求解线性方程组的Guass-Se idel迭代算法。该算法将方程组的增广矩阵按行卷帘方式分布存储在各处理机中,循环传送每一次的迭代向量以减少处理间的通信次数,同时,采用计算与通信部分重叠技术,提高并行算法的效率。并用1~12台桌面PC机联成的局域网,在PVM 3.4 on W indows2000,VC 6.0并行计算平台上编程对该算法进行了数值试验,试验结果表明,该算法较传统的基于列扫描法的Guass-Se idel并行迭代算法优越。     

用DCOM实现机群环境下的并行线性方程组求解

许多工程与科学计算问题最后都可归结为求解线性方程组,因而研究大规模线性方程组的并行解法非常重要。本文采用COM／DCOM技术规范,在机群环境下实现了一个并行求解线性方程组的算法。实验结果表明,该算法能够实现程序的并行计算,充分利用各节点上CPU资源。提高程序的运行效率。同时也可以看出利用DCOM技术能够方便、有效的实现并行算法。     

一阶常微分方程系统的并行算法及收敛性

构造了一类关于一阶微分方程系统初值问题的并行松弛迭代方法，对于系数矩阵A为M－矩阵时，证明了方法的收敛性。并通过实例计算和数值分析，发现迭代步骤并不随问题维数的增加而急剧增加，这说明方法是收敛和稳定的。     

弹性波动方程数值解的有限元并行算法

在求解弹性波动方程中，有限元法的高内存量和巨大运算量的需求在基于单CPU串行算法中一直难于满足，制约其优势的发挥。根据有限元法的“化整为零、集零为整”的基本思想与并行处理技术的“分而治之”的原则基本一致，采用基于多CPU的并行算法，从有限元参数矩阵计算和线性方程组求解两个方面人手，把求解区域分到多个CPU上并行计算参数矩阵，对线性方程组采用循环块三对角线方程组进行并行求解。对比了不同大小空间和不同CPU个数下的加速比，证实了多CPU的并行算法能够克服基于单CPU串行算法的物理限制，满足了有限元法的巨大空间量和运算量的需求。此算法具有理论上的正确性和实践上的可行性。     

求复函数方程的根的串行和并行算法

主要研究了求复函数方程的根的串行和并行算法，探讨了并行算法中的任务分配方案、负载平衡等问题，并对串行算法和并行算法的实现结果进行了比较和分析。     

2DOF空间3-RPS并联机器人位置运动学混合算法

空间2自由度并联机构可用于高作用力下精确控制姿态的两个分量的工作场合.建立了2自由度3-RPS并联机器人的位置运动学约束方程;对其正逆运动学算法进行了讨论.对求解并联机器人位置正解的杆长搜索法进行了改进,并结合解非线性方程组的拟牛顿法,提出了一种能解决方程组多解并且计算精度较高的混合算法,推导了2自由度3-RPS并联机器人位置反解的求解过程.通过实例验证了算法的正确性和所能达到的精度.