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大规模并行处理机(MPP)和工作站机群(NOWs)或微机机群(NOMs)是高性能并行计算环境的主要发展趋势,研究的重点是针对分布式存储网络并行处理系统。首先,从工程型号实际问题中抽象出基本的数学问题,研究相应的并行算法,着重解决任务划分、数据调度、负载平衡、算法正确性、稳定性及可扩展性等关键技术问题。然后,将基本数学问题的并行算法推广应用于具体实际问题。一般来说,在CFD数值模拟计算中,计算网格为结构、非结构或混合网格,控制方程为Navier-Stokes或Euler方程,它们是高度非线性的,采用有限差分法、有限体积法或有限元等方法进行离散,用显格式或隐格式求解,绝大部分将转化为所谓强数据相关问题的求解,如大型稀疏线性代数方程的求解等。

显格式求解是当前比较成熟的并行计算方法。用显格式求解时,由于同一时刻各计算内点互不下涉,可以采用粗粒度任务级并行,将计算区域直接划分,映射到各处理器上,保证负载平衡,相对计算量而言,各进程M通信只发生在其相邻边界上,并行效率高,并且串、并行汁箅过程一致,为了加快收敛,采用多重网格法等技术手段来提高整体计算效益。对于结构网格,主要解决进程问通信问题,提前发送、推迟接收,计算与通信重叠,减少等待时间等是可以采用的有效技术手段;对于非结构网格,重点解决进程问负载平衡问题,采用网格自动剖分技术,减少边界通信量。在跨声速多重刚格法并行计算、非结构网格复杂无粘流场数值模拟并行计算、用数值汁算方法直接求解NS方程以及冲击波运动的并行模拟等项目应用研究中,就是使用这种方法,可以在原有串行计算程序基础上走直接并行化技术路线,采用基于消息传递的并行程序设计,程序编程增加的工作量约为25%,并行程序设计简单,可移植性、可扩展性好,在工作站及微机机群(NOWs、NOMs)及.大规模并行机(MPP)上,都取得了较好的并行性能结果。

隐格式具有良好的稳定性,通常求解稀疏矩阵,但其并行求解比较困难,从原理一分析,可采用两种方法进行并行计算:第一种为“局部隐”方法,同显格式一样,将计算区域分块,块“内边界”值由相邻块处前时刻的值来确定,对每块独立进行隐式求解,然后,依需要,再根据通量守恒原理对相邻块重合点值进行修正。在飞行器亚跨超声速流气动力数值模拟并行计算、二维及三维低速NS方程并行计算、战术导弹大迎角流场模拟并行计算等项目应用研究中,就是采用这种方法,得到了稳定收敛的结果。第二种方法归结为对稀疏矩阵的并行算法,分为线性方程组并行直接解法和并行迭代法两大类,有研究者已在三对角及七对角矩阵线性方程组的外行直接解法算法研究中取得了进展,在高阶面元法并行计算中,运用Gauss-Seidel并行迭代法,取得了较好的结果。





共2条评论
    零点研究室

    火鸟1412

    2013年12月23日 09:48:56

    此文使自己得到了很好的启发~

    2013年12月23日 09:53:56

    To 火鸟1412:原来是火鸟博士。

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