基于并行计算的消声器三维数值模拟

针对某款汽车复杂消声器建立了三维数值计算模型,采用并行计算技术对该模型进行计算．通过分析数值计算结果,找到该款消声器产生压力损失和再生噪声的主要部位分别是消声器进气内插管开孔处和出气内插管的进口处．据此提出了相应的改进方案．计算结果显示,改进后消声器的背压比原消声器背压大幅度下降,最大可下降20%左右．这种基于计算流体力学理论结合并行数值模拟技术的设计方法,计算一个算例仅需20 min左右,降低了设计周期和设计成本．     

稠油热采模拟的并行计算软件

中国急需数十万节点的大型稠油热采数值模拟并行软件。该文分析了热采模拟的机理,运用有交叠的区域分解法(DDM),形成了系统的稠油热采整体模拟软件NUMSIP的并行化方案,解决了并行计算中数据通讯和时间控制的问题,为并行计算前后数据提供了处理工具。数值试验和辽河油田实例(包括228口井,23万个节点,分为8个并行区)的计算获得满意的数据拟合和预测结果,98%的井的拟合误差小于10%。并行软件在多种大型并行机上运行稳定,并且实现了加速比大于1的良好效果。     

基于Cluster的大型油藏数值模拟的并行计算

大规模整体油田的精细油藏数值模拟需要并行处理。该文基于Cluster并行系统,将三维三相油藏压力计算,转化为以油层为并行计算粒度、通过井筒压力耦合全油藏压力的多层二维二相的压力计算,用网格节点排序方法和预处理算法等缩短计算时间,实现了100.2万网格点的实际大规模油藏数值模拟问题,在17个处理机并行计算时,加速比达6.75。结果表明,该并行计算具有较好的效果,该并行软件正在胜利油田得到应用。     

三维塑封充模过程数值模拟方法

针对塑封充模过程,提出了三维塑封充模过程模拟的稳定性数值计算方法.该方法采用N S方程联合树脂固化反应方程描述三维塑封充模过程,并采用FAN(Flow Analysis Network)方法跟踪流前.为了避免方程求解过程中产生的数值振荡,对动量方程采用GLS(Galerkin Least Square)计算格式,对能量方程采用GLS\\GGLS(Gradient Galerkin Least Square)相结合的计算格式,对反应方程采用SUPG(Streamline Upwind Petrov Galerkin)计算格式.实验证明,该方法具有较好的稳定性和较高的数值精度.     

RTM工艺过程的缺陷形成分析及边缘效应研究

在树脂传递模塑(Resin transfer molding, RTM)工艺中,边缘效应很容易导致制件产生空隙、干斑等缺陷,其根本原因是在纤维增强体和模具模腔之间的间隙区域树脂的流动阻力小,使得树脂在这一区域流动速度更快。基于达西定律并结合流体体积(Volume of Fluid, VOF)界面追踪方法建立了树脂在纤维增强体中的流动模型,开展RTM工艺边缘效应的数值模拟研究,模型可以准确模拟边缘效应的影响,同时研究树脂粘度及树脂注射压力等工艺参数对于流动时间的影响。研究结果可以对RTM工艺的改善优化提供帮助。     

区域分解法解黑油数值模拟问题的并行计算

区域分解方法是适应并行计算机的工作原理应运而生的偏微分方程数值算法,将它应用于解决三维实际问题且行之有效的并行软件并不多见．本文基于共享内存多处理机并行系统解决一类三维黑油油藏数值模拟问题,分别给出了子结构类型ＤＤＭ和Ｓｃｈｗａｒｚ类型ＤＤＭ两种区域分解方法的并行算法,并进行了比较,就它们在实际应用中的区域划分对收敛速度及计算时间的影响进行了讨论     

注塑充模过程的数值模拟及计算机图形显示

利用控制容积数值计算方法对充模过程的充模阶段进行模拟,并利用计算机图形技术对模拟结果作了图形显示。在文中利用Sun-3/160工作站底层图形功能,显示了不同时刻模腔内的温度场和速度场,生动形象地再现了充模阶段的动过程。     

基于并行计算的盾构机过大堤三维数值模拟

针对某越江隧道工程,基于刚度迁移法及自适应接触算法,建立了盾构机-土体-大堤三者相互作用的三维非线性有限元模型.通过对盾构机穿越大堤这一连续的复杂物理力学过程作等效力学离散,提出了盾构机机身坡度、盾构机超挖、注浆时空效应、拖车作用等施工因素的数值模拟方法.通过将计算结果与试验段实测数据对比验证,预测了盾构机过大堤时对大堤的影响关系.同时,对该盾构法施工有限元模型在SMP与DMP并行计算平台下的并行计算效率、加速比进行对比分析,结果表明,迭代法并行计算效率远大于直接解法,DMP并行平台计算效率大于SMP并行平台.     

多介质辐射流体力学数值模拟中的并行计算研究

多介质辐射流体力学是传统的计算挑战性应用问题，对大规模并行计算机有强烈需求.近年来，在万亿次并行机的512个处理器上，对该类应用中的多介质Euler流体力学方程、辐射扩散方程、粒子输运方程、以及这些方程之间的耦合连接，开展了有效的并行数值模拟.作为连接数值模拟和并行计算机的桥梁，并行计算也得到了快速发展.文中综述了并行计算，尤其是并行算法和并行实现关键技术方面的重要进展.通过这些算法和技术，可以看出作者是如何组织和完成这些万亿次并行数值模拟应用的.     

RTM充模过程中的流动行为分析

简要介绍了树脂传递模塑 (简称RTM )成型工艺中树脂在模腔内的流动行为 ,以及这些流动行为产生的原理 .该原理能根据纤维增强材料的铺设结构预测树脂胶液流动方式 .     

树脂黏度变化对RTM成型工艺的影响

采用黏度计测定不同初始温度下环氧树脂的黏度,通过拟合法建立环氧树脂的工程黏度模型。将黏度模型引入树脂传递模塑( resin transfer molding, RTM)成型树脂流动模拟中,结合PAM-RTM软件模拟不同初始温度下树脂的填充过程,讨论树脂黏度变化对RTM成型过程树脂流动行为的影响。结果表明,随着树脂初始温度的上升,填充时间先降后升,在初始温度为40℃时填充时间最短。树脂黏度变化对大型结构件RTM成型影响显著。     

基于集群系统的导弹流场并行数值模拟

采用36颗安腾2处理器和Infiniband网络设备构建了一套18节点的高性能计算集群系统,经过性能调优,其Linpack值达到每秒可执行1 886亿次浮点运算(188.6 GFlops)的水平.然后,将集群系统扩展为适用于计算流体力学并行应用的数值模拟平台.建立了约为783万结构化网格的战术导弹三维流场仿真模型,通过网格分区算法将模型移植到集群系统上并行求解,并测试了集群系统的性能.结果表明,构建的CFD数值模拟平台硬、软件资源配置合理,能够适用于中等规模的CFD并行仿真.     

压铸充型过程模拟并行搜索算法

压铸过程充型模拟技术存在的主要问题之一是迭代过程缓慢而导致计算效率较低。该文通过对压铸充型的数学模型和计算模型进行分析 ,利用机群计算平台 ,提出并建立了一种并行搜索计算模型。该模型在原有串行算法的基础上 ,通过效率参数的适当选择和调整 ,实现了利用并行计算优化串行过程的目的。这种算法可以充分发挥各个结点的计算能力 ,有效降低结点之间的通信时间。通过对实际压铸零件进行的计算测试表明 ,该算法在保证原有计算精度的前提下 ,可以在一定范围内极大地提高计算效率。     

列车载荷下隧道联络通道动态响应的并行计算

以上海某大型双线隧道为例,建立了列车 隧道 联络通道 土体的大型三维有限元模型.基于上海超算中心曙光5000A,设计了列车隧道动态耦合均衡的分区方法,解决了因模型规模庞大而造成计算量大的问题.分析了列车载荷下联络通道结构的动态响应,比较了不同分区方案的计算效率.结果表明：列车载荷在联络通道与隧道连接部位引起的附加动应力较小,但该位置处于较高的应力水平,应尽量避免在联络通道位置汇车;列车隧道耦合均衡的分区方法比常用的递归坐标二分法具有更高的并行效率.     

分数间隔采样的并行均衡新算法

由于模拟接收机在宽带条件下的性能不稳定等缺点,全数字接收机逐渐引起了人们的兴趣.针对一种全数字并行接收机结构(APRX), 提出了一种分数间隔的并行均衡新算法(PFSE). 该算法基于恒模算法(CMA), 充分利用了APRX中的数据重叠特点,实现了与上述APRX结构的完美结合.此外,还分析了由于该并行均衡器的引入,对APRX环路稳定性、环路噪声带宽等性能所产生的影响.仿真结果表明 该并行分数间隔均衡器的性能相对于波特间隔采样的均衡器具有明显的优势,而且相对于串行分数间隔均衡器,就消除串扰能力而言,该并行算法基本上没有带来损失.     

高聚物注塑成型填充过程有限元分析并行迭代算法

进行了高聚物注塑成型填充过程并行数值仿真分析.首先给出问题的控制方程,然后用Galerkin法将其离散为有限元系统方程.发展了一个并行子结构迭代并行算法,该算法在有限元区域分解的基础上,将有限元节点分为子区域内部点、二子区域边界点和多子区域边界点,在此基础上实现了有限元方程的组集和求解的并行化,并研制了相应的程序.讨论了该算法的并行执行.最后给出两个注塑填充过程压力场分析的实例,数值算例表明所提方法有较高的并行计算效率,可以适应高聚物成型填充过程仿真分析的需要.     

区域分解法解黑油数值模拟问题改进的并行计算

区域分解法是一种偏微分方程数值解技术。最初将Schwarz交替类型方法和子结构方法用于求解三维黑油模型油藏数值模拟问题，但发现存在计算量大、收敛较慢等问题。为此运用整体预处理技术对原方法进行改进，降低了计算复杂性，算法收敛速度有较大提高。当收敛条件较宽时，整体预处理Schwarz交替方法则比快速迭代子结构方法得到更高的并行加速比。实验结果表明，改进算法的模拟计算取得较高加速比。     

一种基于支持向量机的并行训练策略

针对基于支持向量机的分类器训练时间过长问题,提出一种并行训练策略.该策略在并行程序设计上采用主从模式,将训练任务划分成若干个子任务,分配到多个从节点上计算,最后由主节点将各从节点上的训练结果收集,生成分类器模型.采用这种算法,使用了多组稀疏型和连续型的数据集,经过在自强3000高性能计算机上测试,实验结果表明该算法不仅能够保证多分类的高准确率,而且缩短了训练时间.     

GPU架构下的并行计算

为降低粒子群优化算法(PSO: Particle Swarm Optimization)时间和空间的复杂度随问题规模的增大而越来越高的问题, 对图形处理器（GPU: Graphic Processing Unit）用于并行计算的方法进行了分析, 利用GPU的并行特性, 实现了粒子群优化算法路径搜索过程的并行化。测试函数实验结果证明, GPU平台较CPU模式下的计算, 其搜索速率有明显提高。