基于高性能并行计算的隧道开挖数值模拟
本文选题：岩土工程 切入点：并行有限元 出处：《地球科学(中国地质大学学报)》2015年12期 论文类型：期刊论文
【摘要】：随着岩土工程规模的不断扩大、复杂性的增加以及计算参数的多样化和计算精度的提高,人们对于计算机计算能力的要求越来越高,然而单处理器无法满足这类大规模计算.从数据输入、区域分解、线性方程组的迭代求解、后处理等方面详细阐述高性能计算平台上并行有限元求解大规模岩土工程的关键问题.提出了利用MPI2的新特性进行海量数据的分段并行读入,采用ParMetis软件并行地进行区域分解,实现了前处理过程的完全并行化;采用基于Jacobi预处理技术的预处理共轭梯度法(PCG)进行线性方程组的并行迭代求解;采用Paraview软件实现了后处理的并行可视化.在深腾7000系统上对某隧道工程的三维开挖过程进行了数值模拟,对其并行性能进行了分析和评价,验证了采用的区域分解算法和系统方程组的求解方法的可行性,并且具有较高的加速比和并行效率.
[Abstract]:With the continuous expansion of geotechnical engineering scale, the increase of complexity, the diversification of calculation parameters and the improvement of calculation accuracy, the demand for computer computing ability is becoming higher and higher. But a single processor can't satisfy this kind of large-scale computation. From data input, domain decomposition, iterative solution of linear equations, The key problems of parallel finite element analysis for large scale geotechnical engineering on the high performance computing platform are expounded in detail in post processing. A new characteristic of MPI2 is proposed to read large amount of data in parallel, and ParMetis software is used to decompose the region in parallel. The pretreatment conjugate gradient method based on Jacobi preprocessing technique is used to solve the linear equations. The post-processing parallel visualization is realized by using Paraview software. The 3D excavation process of a tunnel project is numerically simulated on the Shenteng 7000 system, and its parallel performance is analyzed and evaluated. The feasibility of the domain decomposition algorithm and the solving method of the system equations are verified, and the speedup and parallel efficiency are higher.
【作者单位】： 华北水利水电大学资源与环境学院;北京交通大学经管学院;同济大学环境科学与工程学院;
【基金】：国家自然科学基金(No.51004049)
【分类号】：U451
【参考文献】
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【二级参考文献】
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本文编号：1649022
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