陰極保護(hù)數(shù)值仿真可視化與高性能計(jì)算研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文陰極保護(hù)數(shù)值仿真可視化與高性能計(jì)算研究ResearchonVisualizationandHighPerformanceCalculatingforCathodicProtectionNumericalSimulation作者姓名：淦三出學(xué)號(hào)：至!!Q璺Q絲完成日期：一—蘭Q!壘生墨月大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)值仿真方法的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)各

2、高校和研究機(jī)構(gòu)在各個(gè)領(lǐng)域的數(shù)值仿真方面都取得了很多進(jìn)展，形成了很多成熟的數(shù)值仿真計(jì)算程序，為科學(xué)研究工作做出了重要貢獻(xiàn)。然而，目前國(guó)內(nèi)的大多數(shù)數(shù)值仿真軟件并不完整，只有數(shù)值仿真計(jì)算模塊，前處理和后處理都需要借助其他軟件，使用起來(lái)比較繁瑣，需要很深的專業(yè)背景知識(shí)，軟件的計(jì)算模塊只注重功能實(shí)現(xiàn)而忽略的計(jì)算性能，這樣就限制了國(guó)內(nèi)數(shù)值仿真軟件的推廣和進(jìn)一步發(fā)展。因此開(kāi)展數(shù)值仿真前后處理可視化研究和高性能計(jì)算方法研究具有重大意義。本文主要針陰極保

3、護(hù)數(shù)值仿真的邊界元模型的前后處理和高性能計(jì)算問(wèn)題，論述如何以面向?qū)ο蟮能浖_(kāi)發(fā)思想，開(kāi)發(fā)一套陰極保護(hù)可視化化前后處理軟件模塊和陰極保護(hù)數(shù)值仿真高性能計(jì)算模塊。本文對(duì)Direct3D三維顯示應(yīng)用程序的體系架構(gòu)、程序基本結(jié)構(gòu)、渲染流水線進(jìn)行了介紹，并對(duì)Dirct3D與OpenGL進(jìn)行了對(duì)比，主要介紹了Direct3D相對(duì)于OpenGL的優(yōu)點(diǎn)。目前在數(shù)值仿真可視化中，與OpenGL相比，Direct3D的應(yīng)用相對(duì)較少，因此本文利用Direct

4、3D進(jìn)行邊界元數(shù)值仿真可視化研究是一種新的探索。本文可視化模塊借助微軟Dircct3D三維圖形編程接口，使用C撐編程語(yǔ)言在NetFramework40環(huán)境下開(kāi)發(fā)?？梢暬浖K可以快速準(zhǔn)確地讀寫邊界元模型文件和仿真結(jié)果數(shù)據(jù)文件，并實(shí)現(xiàn)了光照模型顯示、網(wǎng)格模型顯示、三維變換操作、單元和區(qū)域拾取、單元屬性賦值、陽(yáng)極自動(dòng)化建模、管道參數(shù)化建模、保護(hù)電位和保護(hù)電流密度云圖顯示等功能。本文對(duì)陰極保護(hù)邊界元數(shù)值仿真的域內(nèi)控制方程，邊界積分方程的推導(dǎo)

5、、邊界積分的離散和邊界條件的類型進(jìn)行了介紹。對(duì)于邊界元數(shù)值仿真中生成的大規(guī)模非對(duì)稱非稀疏系數(shù)矩陣，其生成、讀寫和求解耗時(shí)都很長(zhǎng)，計(jì)算效率較低，因此對(duì)陰極保護(hù)數(shù)值仿真高性能計(jì)算方法進(jìn)行研究十分必要。本文基于NET40開(kāi)發(fā)環(huán)境，利用C群編程語(yǔ)言和Lapack矩陣運(yùn)算函數(shù)實(shí)現(xiàn)了陰極保護(hù)數(shù)值仿真的系數(shù)矩陣并行生成、大規(guī)模矩陣存儲(chǔ)、大文件快速讀寫、大規(guī)模線性方程組快速求解，顯著提高了陰極保護(hù)數(shù)值仿真的計(jì)算效率。關(guān)鍵詞：數(shù)值仿真；可視化：邊界元；陰