面向CFD的并行优化技术研究

发布时间：2017-12-06 09:21

  本文关键词：面向CFD的并行优化技术研究

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【摘要】：CFD是科学计算领域的重要内容,在许多领域有着重要的应用。随着计算技术的不断发展,科学计算成为继理论研究和科学实验之后的第三大科学研究手段。科学计算需要巨大的计算资源,近年来高性能计算机的飞速发展使科学计算能够采用计算的方式解决传统上需要采用耗费巨大的的科学试验的方式解决的问题,科学计算在科学研究中的应用日益广泛。CFD作为科学计算领域的重要组成部分,在人们的生产和生活中也扮演着越来越重要的角色。本文结合目前世界领先的芯片架构,针对CFD有限体积方法领域的典型算法进行并行优化算法研究。对于结构网格求解问题的求解,目前发展出了许多求解方法,本文对商业软件中广泛采用的有限体积LU-SGS算法进行并行优化,分析了 LU-SGS方法的算法特性及可行的并行优化方案,针对LU-SGS算法特点提出基于国产众核结构的流水线并行优化算法,实验表明,该算法能对三维数据全相关问题进行流水线并优化,有效提高LU-SGS算法计算效率。对于非结构网格求解问题,针对其预处理时间长,尤其是网格规模达到数千万甚至上亿网格时预处理时间过长问题,提出一种高效的并行预处理方法,减少预处理过程存储量和计算时间,实验结果表明该方法能够显著降低千万及以量级非结构网格实际问题的预处理时间,并具有较好的并行可扩展性。结合对CFD典型算法的分析,结合CFD计算特点,针对CFD应用开发并行应用平台,为用户提供可视化的作业创建和管理界面。将CFD的基本计算过程进行模块化封装,使用户可以根据自身的应用需求定制工作流程,并对计算过程进行实时监控和管理,降低CFD应用系统的使用难度,使行业用户能够将更多的精力投入到行业应用而非底层实现中,提高CFD应用系统的好用性。同时,平台兼容异构计算系统,具有良好的可移植性和可扩展性,为用户提供方便易用的高性能计算资源使用接口。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O35;TP338.6

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本文编号：1258097