基于Calculix的多核并行分析機(jī)制研究及平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著多核處理技術(shù)的發(fā)展，多核并行計(jì)算為復(fù)雜數(shù)值分析提供了強(qiáng)有力的支持，將并行計(jì)算技術(shù)引入結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度有限元分析，可以極大增加數(shù)值分析的規(guī)模，提高分析的速度，極大提高有限元分析的工作效率，進(jìn)一步促進(jìn)有限元在大型結(jié)構(gòu)工程中的運(yùn)用。
　　本文研究了開源有限元求解器Calculix在廣州超級(jí)計(jì)算中心TH-1-GZ先導(dǎo)系統(tǒng)環(huán)境下的并行有限元分析實(shí)現(xiàn)原理，提出了適用于TH-1-GZ先導(dǎo)系統(tǒng)高性能計(jì)算環(huán)境的Calculix并行化分析解決方案，該

2、方案充分利用了Calculix對(duì)多線程的支持，實(shí)現(xiàn)了Calculix結(jié)合TH-1-GZ高性能計(jì)算平臺(tái)的多核多線程并行計(jì)算改造，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)船體實(shí)體疲勞強(qiáng)度原始數(shù)據(jù)模型的建模、分析以及計(jì)算，也可對(duì)船舶設(shè)計(jì)工程領(lǐng)域產(chǎn)生的已有模型數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。本文系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中充分考慮了多核間的負(fù)載均衡、任務(wù)調(diào)度及有限元稀疏矩陣存儲(chǔ)情況。為實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，疲勞強(qiáng)度分析的網(wǎng)格劃分采用區(qū)域劃分法，實(shí)時(shí)對(duì)核間的狀態(tài)信息進(jìn)行交互，對(duì)線性方程圖形分解中的矩陣排序算法----最

3、小維度算法進(jìn)行了優(yōu)化以提升多核并行效率和性能。對(duì)船體構(gòu)件疲勞強(qiáng)度的分析測(cè)試結(jié)果充分表明:Calculix并行化分析可極大提高計(jì)算速度，有效提升工作效率。平臺(tái)通過B/S方式對(duì)外提供服務(wù)、接口簡(jiǎn)單、使用方便，實(shí)踐證明該平臺(tái)為船舶設(shè)計(jì)人員使用Calculix提供了一種新的有效方法。本課題結(jié)合Calculix及廣州超算中心超級(jí)計(jì)算機(jī)先導(dǎo)系統(tǒng)TH-1-GZ高性能計(jì)算平臺(tái)，建立一個(gè)支持大規(guī)模船體結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度并行計(jì)算的基礎(chǔ)平臺(tái)，推動(dòng)了有限元并行計(jì)算的