顆粒軌道并行模型研究.pdf

1、顆粒流體系統(tǒng)的研究目前已廣泛應用于工業(yè)生產、化工過程和生態(tài)環(huán)境等諸多領域。顆粒軌道模型因其合理的理論基礎成為顆粒流體系統(tǒng)數(shù)值模擬的重要研究方法。然而由于顆粒流體系統(tǒng)自身的復雜性，顆粒軌道模型的研究工作受到現(xiàn)有計算機運行速度與內存的極大限制，并且在很大程度上制約了人們對顆粒流體系統(tǒng)內在機理的進一步認識。近年來，迅猛發(fā)展的高性能并行計算無疑為顆粒流體系統(tǒng)的大規(guī)模模擬提供了有效的解決方案，而相應的并行模型和并行算法的研究隨即成為顆粒流體系統(tǒng)并

2、行化計算的重要課題。因此面向高性能并行計算環(huán)境的顆粒軌道并行計算模型的研究不僅具有重大的應用背景，同時也具有潛在的科學意義。 在顆粒軌道模型中，作為顆粒相載體的流體相計算對于顆粒流體系統(tǒng)的模擬至關重要，因此流體相并行算法的設計就成為顆粒軌道并行模型研究的重要基礎。在并行算法PCAM設計方法學指導下，針對流體相模擬的并行計算，本文在同位網格下建立了基于區(qū)域分解的并行SIMPLER算法和并行PISO算法，同時基于時域分解的思想構造了

3、適合于非穩(wěn)態(tài)流場并行計算的時域分解并行算法，具體給出了區(qū)域劃分和數(shù)據(jù)交換的實施細則，詳細討論了各種算法的并行加速性能，并通過引入自適應的松弛因子實現(xiàn)了各子域間的負載平衡。在流體并行模擬的基礎上，文中通過將顆粒流體系統(tǒng)劃分為彼此獨立但又相互聯(lián)系的流場子域和顆粒子庫，并選取合理的數(shù)據(jù)存儲與消息傳遞等并行關鍵策略，最終建立了顆粒軌道并行計算模型。 基于MPI并行編程平臺，本文首先在集群系統(tǒng)環(huán)境下對頂蓋驅動方腔流和對流擴散方程等流體力學