面板堆石壩并行計(jì)算方法研究.pdf

1、面板堆石壩的數(shù)值求解是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的高度非線性問題。采用有限元串行算法求解時(shí)，由于要形成總體剛度矩陣，即使是采用變帶寬存儲(chǔ)，當(dāng)結(jié)構(gòu)的規(guī)模增大，模型網(wǎng)格數(shù)隨之大大增加，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算機(jī)內(nèi)存容量不夠，計(jì)算耗時(shí)很長，難以滿足實(shí)際工程應(yīng)用和研究的需要。因此，面板堆石壩的三維非線性有限元分析，對并行計(jì)算提出了較高的要求。 多波前子結(jié)構(gòu)法是一種采用“分而治之”策略的方法，非常適合于并行計(jì)算。根據(jù)面板堆石壩的模型特點(diǎn)和計(jì)算特點(diǎn)，對其數(shù)值計(jì)算實(shí)現(xiàn)并

2、行化，編制了適用于機(jī)群的多波前子結(jié)構(gòu)并行計(jì)算程序，并成功地應(yīng)用于西龍池下庫瀝青混凝土面板堆石壩的有限元數(shù)值分析。針對面板堆石壩的并行計(jì)算，本文開展了以下幾個(gè)方面的工作： 1.研究了基于子結(jié)構(gòu)多波前處理技術(shù)的并行算法，將求解區(qū)域分成幾個(gè)子區(qū)域，各個(gè)處理器內(nèi)獨(dú)立對子結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜凝聚，在子結(jié)構(gòu)之間的界面公共點(diǎn)處進(jìn)行通信，求解完邊界方程組后，各處理器并行回代求出子結(jié)構(gòu)內(nèi)部點(diǎn)的位移及單元應(yīng)力。 2.針對面板堆石壩的建模特點(diǎn)，分析模型

3、內(nèi)在的并行性，可以將面板堆石壩各剖分?jǐn)嗝嬷g的壩體作為子結(jié)構(gòu)。根據(jù)它的計(jì)算特點(diǎn)，在壩體分級填筑過程中子結(jié)構(gòu)是變化的，設(shè)計(jì)了兩種并行方案，即先串行后并行算法和完全并行算法。 3.在原有的面板堆石壩三維非線性有限元靜力計(jì)算程序的基礎(chǔ)上，采用FORTRAN和MPI語言編寫了并行代碼。并在機(jī)群分布系統(tǒng)上對西龍池下庫瀝青混凝土面板堆石壩的進(jìn)行了有限元數(shù)值分析。通過對加速比和并行效率進(jìn)行分析，結(jié)果表明采用多波前子結(jié)構(gòu)并行方法求解面板堆石壩的