基于EBE策略的鋁電解槽磁場(chǎng)有限元并行計(jì)算研究.pdf

1、鋁電解技術(shù)的飛速發(fā)展不僅對(duì)鋁電解槽物理場(chǎng)的計(jì)算機(jī)仿真分析提出了更高的要求，而且對(duì)物理場(chǎng)仿真的高性能計(jì)算提出了更大的挑戰(zhàn)。本文以鋁電解槽磁場(chǎng)仿真計(jì)算為研究背景，針對(duì)當(dāng)前鋁電解槽磁場(chǎng)計(jì)算規(guī)模大，計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)這一問題，把并行計(jì)算技術(shù)結(jié)合有限元分析方法引入到磁場(chǎng)計(jì)算中，以提高磁場(chǎng)計(jì)算效率，節(jié)約鋁電解槽計(jì)算機(jī)輔助優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)間，具有非常重要的研究意義。
　　 本文從磁場(chǎng)理論研究入手，結(jié)合鋁電解槽實(shí)際情況，采用有限元方法對(duì)鋁電解槽磁場(chǎng)的麥克斯韋

2、方程組進(jìn)行有限元分析。重點(diǎn)研究了三維靜磁場(chǎng)的雙標(biāo)量位法，并將其應(yīng)用到鋁電解槽磁場(chǎng)的有限元分析中，得到了鋁電解槽磁場(chǎng)的有限元方程組。同時(shí)，為了便于對(duì)磁場(chǎng)有限元方程組進(jìn)行求解，引入了等參元分析方法。
　　 針對(duì)鋁電解槽磁場(chǎng)有限元方程組的求解，研究分析了共軛梯度法，并結(jié)合有限元EBE(Element By Element)方法，對(duì)共軛梯度法中的主要計(jì)算式進(jìn)行了EBE分析，得到了基于EBE的共軛梯度法。然后，為進(jìn)一步提高方程組求解的收斂

3、速度，選擇了并行性好的Jacobi預(yù)處理技術(shù)，并將其運(yùn)用到基于EBE的共軛梯度法中。隨后，根據(jù)并行計(jì)算原理，確立了鋁電解槽磁場(chǎng)的并行計(jì)算環(huán)境。采用ANSYS軟件進(jìn)行了鋁電解槽磁場(chǎng)建模和網(wǎng)格劃分的前處理過程，并利用APDL語言提取計(jì)算所需的各種數(shù)據(jù)信息。采用MPICH和C/C++語言，結(jié)合工具軟件ANSYS和MATLAB，編制了鋁電解槽磁場(chǎng)有限元并行計(jì)算程序。
　　 最后，在分布式內(nèi)存并行計(jì)算平臺(tái)上對(duì)鋁電解槽磁場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算。結(jié)果表明