地質(zhì)儲(chǔ)存數(shù)值模擬并行計(jì)算中的應(yīng)用

本文從建筑繞流風(fēng)場數(shù)值模擬問題的功能并行性出發(fā)，依據(jù)重新排序的并行化原則。建立了三處理機(jī)ｔｒａｎｓｐｕｔｅｒ并行系統(tǒng)基于ｓｉｍｐｌｅｃ算法的一種所謂方程分離并行策略，對該策略的求解步驟，數(shù)據(jù)通訊并行效率等進(jìn)行了分析，并與區(qū)域分裂并行策略作了比較。文末給出了計(jì)算實(shí)例，計(jì)算結(jié)果表明方程分離策略的并行粒度大，數(shù)據(jù)通訊簡單，收斂性較好，采用該策略可獲得較高的并行效率。

針對四個(gè)處理機(jī)的ｔｒａｎｓｐｕｔｅｒ并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，建立了建筑風(fēng)壓數(shù)值模擬問題基于ｓｉｍ－ｐｌｅｃ算法的幾種并行化策略：分區(qū)并行策略、方程并行策略和雙重并行策略。對各種策略的計(jì)算流程、數(shù)據(jù)通訊及并行效率等進(jìn)行了分析和比較，并通過實(shí)例計(jì)算作了驗(yàn)證。

現(xiàn)如今,在水利工程設(shè)計(jì)以及相關(guān)的研究領(lǐng)域當(dāng)中,數(shù)值模擬技術(shù)已經(jīng)得到了十分廣泛的應(yīng)用,與此同時(shí),還出現(xiàn)了模擬尺度精細(xì)化的發(fā)展趨勢。水利數(shù)值模擬工作的深入開展,受到傳統(tǒng)的單機(jī)模式較為嚴(yán)重的制約,因此,更需要對數(shù)值模擬的計(jì)算效率進(jìn)行不斷的提高,從管理實(shí)踐的角度出發(fā),對水利數(shù)值模擬領(lǐng)域當(dāng)中云計(jì)算技術(shù)的實(shí)用性進(jìn)行充分驗(yàn)證,從而使得水利云平臺(tái)的建設(shè)能夠獲得更好的基礎(chǔ)。

現(xiàn)如今,在水利工程設(shè)計(jì)以及相關(guān)的研究領(lǐng)域當(dāng)中,數(shù)值模擬技術(shù)已經(jīng)得到了十分廣泛的應(yīng)用,與此同時(shí),還出現(xiàn)了模擬尺度精細(xì)化的發(fā)展趨勢。水利數(shù)值模擬工作的深入開展,受到傳統(tǒng)的單機(jī)模式較為嚴(yán)重的制約,因此,更需要對數(shù)值模擬的計(jì)算效率進(jìn)行不斷的提高,從管理實(shí)踐的角度出發(fā),對水利數(shù)值模擬領(lǐng)域當(dāng)中云計(jì)算技術(shù)的實(shí)用性進(jìn)行充分驗(yàn)證,從而使得水利云平臺(tái)的建設(shè)能夠獲得更好的基礎(chǔ)。

在應(yīng)用doe-2計(jì)算不同地區(qū)的建筑能耗過程中,如何獲得該地區(qū)的典型氣象年的資料一直是最關(guān)鍵的問題。介紹了一種使用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬仿真的方法,即使用meteonorm軟件來求得任意地區(qū)的氣象資料,再將其輸入到doe-2中來計(jì)算建筑能耗;以及將這種方法應(yīng)用于湖北省地區(qū)的住宅節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的研究的情況。

為實(shí)現(xiàn)大范圍地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警實(shí)時(shí)分析計(jì)算,搭建了地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警并行計(jì)算架構(gòu)。結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的現(xiàn)狀和監(jiān)測設(shè)備的實(shí)際情況,以地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)為分析計(jì)算單元,采用數(shù)據(jù)級并行計(jì)算方式對地質(zhì)災(zāi)害計(jì)算任務(wù)進(jìn)行分解,實(shí)現(xiàn)了任務(wù)生成、分解、派發(fā)、計(jì)算等功能;采用mpi和socket套接字相結(jié)合的方式,達(dá)到了并行計(jì)算與高效通信的目的;將該并行計(jì)算架構(gòu)應(yīng)用于某省2016年8月2~4日臺(tái)風(fēng)造成的大范圍強(qiáng)降雨?duì)顩r下的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警計(jì)算實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明:在大范圍地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警中,該并行計(jì)算架構(gòu)隨著執(zhí)行進(jìn)程數(shù)增加而獲得一定的加速比,當(dāng)執(zhí)行進(jìn)程達(dá)到16個(gè)時(shí)加速比可達(dá)5.652,明顯縮短了傳統(tǒng)串行計(jì)算所需要的時(shí)間,實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)災(zāi)害的實(shí)時(shí)預(yù)警。

為實(shí)現(xiàn)大范圍地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警實(shí)時(shí)分析計(jì)算,搭建了地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警并行計(jì)算架構(gòu).結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的現(xiàn)狀和監(jiān)測設(shè)備的實(shí)際情況,以地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)為分析計(jì)算單元,采用數(shù)據(jù)級并行計(jì)算方式對地質(zhì)災(zāi)害計(jì)算任務(wù)進(jìn)行分解,實(shí)現(xiàn)了任務(wù)生成、分解、派發(fā)、計(jì)算等功能;采用mpi和socket套接字相結(jié)合的方式,達(dá)到了并行計(jì)算與高效通信的目的;將該并行計(jì)算架構(gòu)應(yīng)用于某省2016年8月2~4日臺(tái)風(fēng)造成的大范圍強(qiáng)降雨?duì)顩r下的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警計(jì)算實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.結(jié)果表明:在大范圍地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警中,該并行計(jì)算架構(gòu)隨著執(zhí)行進(jìn)程數(shù)增加而獲得一定的加速比,當(dāng)執(zhí)行進(jìn)程達(dá)到16個(gè)時(shí)加速比可達(dá)5.652,明顯縮短了傳統(tǒng)串行計(jì)算所需要的時(shí)間,實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)災(zāi)害的實(shí)時(shí)預(yù)警.

重疊網(wǎng)格CFD并行計(jì)算的通信優(yōu)化研究

文中采用現(xiàn)代先進(jìn)的信息技術(shù)和計(jì)算技術(shù),研究基于高性能并行計(jì)算的水利水電大型科學(xué)計(jì)算平臺(tái)體系和構(gòu)建,并采用sunfire6800r和sunclustertools初步形成了高性能并行計(jì)算平臺(tái)的架構(gòu),結(jié)合水利水電科學(xué)計(jì)算的實(shí)踐,通過數(shù)學(xué)模型的結(jié)構(gòu)分析、并行改造,探索、推廣并行計(jì)算技術(shù)在水利水電數(shù)學(xué)模型計(jì)算領(lǐng)域的應(yīng)用,并以此構(gòu)架基于網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)式并行計(jì)算共享平臺(tái)。

診斷船舶電力設(shè)備故障信號對于船舶安全航行有重要意義,傳統(tǒng)的計(jì)算方式采用獨(dú)立計(jì)算的方法,工作量大,準(zhǔn)確性差。針對上述問題,研究了一種新的計(jì)算方式——故障并行計(jì)算,對其在船舶電力設(shè)備故障信號診斷中的應(yīng)用作了具體研究。計(jì)算過程從平行運(yùn)行和斜向運(yùn)行兩方面考慮,工作流程分為故障機(jī)理確定、電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、故障征兆提取、故障診斷和決策判斷五步。與傳統(tǒng)方法做出實(shí)驗(yàn)對比,結(jié)果可知,故障并行計(jì)算工作量小,準(zhǔn)確性高,在診斷船舶電力設(shè)備故障信號中發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。

針對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘方法無法勝任與日俱增的海量數(shù)據(jù)挖掘工作的問題,引入大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),以粗糙集屬性約簡方法為基礎(chǔ),對經(jīng)典k-means聚類算法進(jìn)行改進(jìn),實(shí)現(xiàn)其在hadoop平臺(tái)的mapreduce框架上的并行化計(jì)算,形成滿足海量數(shù)據(jù)挖掘工作的新算法。以某600mw燃煤發(fā)電機(jī)組海量運(yùn)行數(shù)據(jù)為挖掘?qū)ο?采用新算法對典型負(fù)荷工況下影響鍋爐效率的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行挖掘,挖掘出可調(diào)控機(jī)組運(yùn)行參數(shù)的最優(yōu)目標(biāo)值。結(jié)果表明:新算法可用于鍋爐海量運(yùn)行數(shù)據(jù)優(yōu)化目標(biāo)值的確定,節(jié)能減排效果良好,其挖掘出的優(yōu)化目標(biāo)值代表了歷史最優(yōu)可達(dá)值,可指導(dǎo)鍋爐優(yōu)化運(yùn)行。

巖土力學(xué)并行計(jì)算方法研究進(jìn)展——日益增大的巖土工程迫切需要發(fā)展大規(guī)?？茖W(xué)計(jì)算方法和智能方法。就目前的學(xué)科發(fā)展情況來看，并行計(jì)算方法具體體現(xiàn)在兩十方面，一是非數(shù)值并行計(jì)算方法，如具有分布式結(jié)構(gòu)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、具有隱念并行性的進(jìn)化方法和并行進(jìn)化方法。...

依托某圓形頂管下穿南環(huán)高速公路工程,通過有限元數(shù)值模擬,分析了頂管施工順序不同對高速公路地面沉降的影響。研究表明:圓形頂管并行施工和單一施工和圓形頂管施工的先后順序?qū)Φ孛娉两档挠绊懹兄黠@差異。對于多頂管并排頂進(jìn),可采用兩兩間隔頂進(jìn)的方式,可以大大節(jié)省時(shí)間及投資。

數(shù)值模擬方法在置換通風(fēng)中的應(yīng)用——介紹了置換通風(fēng)的原理、特性及其發(fā)展，分析了數(shù)值模擬技術(shù)在置換通風(fēng)的應(yīng)用。以fluent軟件在暖通空調(diào)領(lǐng)域中的應(yīng)用為例,綜述了其對工作區(qū)域和非工作區(qū)域氣流的數(shù)值模擬，分析室內(nèi)污染物濃度分布的變化情況的基本流程。得出利...

采用有限元成形分析軟件deform-3d對三通熱成形進(jìn)行有限元數(shù)值模擬與分析;闡述了deform-3d數(shù)值模擬在三通熱成形工藝中對確定鼓包淬火高度和冷卻區(qū)溫度的的選擇等方面的應(yīng)用。研究結(jié)果對三通的設(shè)計(jì)與制造有一定的指導(dǎo)作用。

構(gòu)造變形數(shù)值模擬方法可以綜合利用地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)等方法的研究成果,建立和模擬不受時(shí)空限制的各種地質(zhì)模型,是現(xiàn)代地球科學(xué)研究的重要方法之一。文章以造山帶、盆地及褶皺的模擬為重點(diǎn),綜述了數(shù)值模擬方法在構(gòu)造變形研究中的應(yīng)用,總結(jié)了在地質(zhì)構(gòu)造變形研究中進(jìn)行數(shù)值模擬的2大類方法,分析評價(jià)了幾種通用數(shù)值模擬軟件的特點(diǎn)及其在構(gòu)造變形研究中的應(yīng)用;從地質(zhì)模型的建立、力學(xué)模型的建立、計(jì)算模型的建立、模擬結(jié)果的分析與評價(jià)等方面,分析討論了進(jìn)行構(gòu)造變形數(shù)值模擬時(shí)應(yīng)注意的問題。

通過吊臂焊接過程進(jìn)行了數(shù)值模擬分析,獲得了焊后變形量,并對吊臂兩側(cè)面變形進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。依據(jù)模擬變形趨勢,設(shè)計(jì)了工藝支撐,并采用試驗(yàn)驗(yàn)證了工藝支撐控制變形的效果。結(jié)果表明,吊臂整體變形趨勢為向內(nèi)收縮,峰值位于自由端面焊縫位置處,其值為2.532mm。模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好,滿足工程應(yīng)用要求,從而驗(yàn)證所建立的有限元模型的正確性。工藝支撐設(shè)計(jì)成簡易的雙螺旋結(jié)構(gòu),增加工藝支撐后,焊接變形控制效果在25%以上。

論文采用動(dòng)力學(xué)并行有限元方法,針對地下爆炸中自由場應(yīng)力波在花崗巖中的傳播問題進(jìn)行數(shù)值模擬.在模擬中采用流體彈塑性材料模型描述巖石的動(dòng)力學(xué)行為,通過jwl狀態(tài)方程計(jì)算產(chǎn)物壓力.基于afepack軟件包編制了并行計(jì)算程序,計(jì)算了花崗巖介質(zhì)中爆炸的自由場應(yīng)力波參數(shù),計(jì)算結(jié)果與實(shí)測結(jié)果符合較好,證明了算法及程序的正確性.

文中在采用abaqus軟件進(jìn)行袋裝砂堤數(shù)值模擬過程中,詳細(xì)介紹了袋裝砂堤的加筋體模擬、排水板模擬、施工過程和排水固結(jié)模擬等問題,計(jì)算結(jié)果與實(shí)測資料吻合,說明abaqus可用于袋裝砂堤的受力機(jī)理研究。

以某直流鍋爐為例,采用氣—固兩相流動(dòng)數(shù)值模擬的方法,將數(shù)值計(jì)算得到的該爐改造前、后爐膛各截面煤粉顆粒的速度分布、濃度分布及湍動(dòng)能分布進(jìn)行對比,分析了改造前造成水冷壁高溫腐蝕的原因,驗(yàn)證了改造方案的正確性,認(rèn)為改造方案可以從根本上解決水冷壁高溫腐蝕問題.數(shù)值模擬的結(jié)果與改造前、后的實(shí)際檢查情況完全吻合,表明對爐內(nèi)氣固兩相流動(dòng)數(shù)值模擬是正確的.

數(shù)值模擬方法在置換通風(fēng)中的應(yīng)用——文章介紹了置換通風(fēng)的原理、特性及其發(fā)展，分析了數(shù)值模擬技術(shù)在置換通風(fēng)的應(yīng)用。以fluent軟件在暖通空調(diào)領(lǐng)域中的應(yīng)用為例，綜述了其對工作區(qū)域和非工作區(qū)域氣流的數(shù)值模擬，分析謄內(nèi)污染物濃度分布的變化情況的基本流程。得...

采用adina軟件,通過對鮑家灣隧道的開挖進(jìn)行數(shù)值模擬。對比臺(tái)階法、單側(cè)壁導(dǎo)坑法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法三種不同開挖方法的力學(xué)性質(zhì),找出最合理的施工方法。研究結(jié)果表明:隧道的開挖過程是和應(yīng)力路徑與應(yīng)力歷史密切相關(guān)的非線性不可逆過程。采用不同的開挖步驟將會(huì)引起程度不同的變形和應(yīng)力狀態(tài)。也就是說,只有考慮施工過程才能準(zhǔn)確反映隧道施工過程中圍巖和結(jié)構(gòu)的應(yīng)變、應(yīng)力狀態(tài),也才能保證隧道的安全施工。