基于多核環(huán)境下受限Voronoi圖的研究與實現(xiàn).pdf

1、Voronoi 網(wǎng)格作為空間離散劃分的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)單元，是計算幾何領(lǐng)域重要的研究方向之一。Voronoi 網(wǎng)格因其垂直平分的特性，特別適用于利用有限體積法求解如液體間流動、熱傳導(dǎo)等具有某種守恒性質(zhì)的物理問題，但是在這些應(yīng)用中，對Voronoi 圖的生成有特殊的限定條件，以油藏模擬為例，生成的Voronoi網(wǎng)格單元不能跨越邊界、斷層等物理障礙，對于一些特殊的點，如水平井點和垂直井點必須為Voronoi 網(wǎng)格的中心點?？紤]到實際應(yīng)用中對受限

2、Voronoi 網(wǎng)格的需求，以及受限情況下構(gòu)造高質(zhì)量的Voronoi 網(wǎng)格所需要進(jìn)行大規(guī)模數(shù)據(jù)處理的問題，因此有必要對受限Voronoi 網(wǎng)格的構(gòu)造及其并行化算法進(jìn)行研究和實現(xiàn)。
　　 在現(xiàn)有的單機(jī)單核的計算能力下，處理大規(guī)模數(shù)量的網(wǎng)格生成，算法效率低下，計算時間無法接受，而在大型并行處理機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，成本高，用戶操作不便。隨著硬件處理器的快速發(fā)展，以異構(gòu)多核為特征的眾核處理器已成為目前高性能計算的主流趨勢，因此，結(jié)合實際需求

3、，本文提出了在多核環(huán)境下利用MPI 并行編程語言實現(xiàn)高效、可用的網(wǎng)格生成并行算法，具體研究成果和內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　 （1）利用Delaunay 圖是Voronoi 圖的對偶圖的性質(zhì)，間接法實現(xiàn)Voronoi圖構(gòu)造算法，生成網(wǎng)格結(jié)構(gòu)飽滿，質(zhì)量高，但運行速度較慢。
　　 （2）基于算法并行化考慮，采用最優(yōu)算法--分治法來實現(xiàn)帶有限定情況的受限Voronoi 圖的生成。根據(jù)兩個限定條件（限定點和限定線原則），對各種限

4、定情況做了分析處理，為后期生成高質(zhì)量的網(wǎng)格進(jìn)行合理布點。
　　 （3）利用分治法構(gòu)造大規(guī)模點集的Voronoi 網(wǎng)格，同時設(shè)計修改了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)-雙向循環(huán)鏈表(Doubly-connected edge list，Dcel)，使之符合并行處理和限定Voronoi 復(fù)雜邊界的特點。
　　 （4）使用MPI和C 語言，采取逐步合并的整體并行方案，對合理布點的點集生成和Voronoi 構(gòu)造做了并行化處理，在大型惠普并行機(jī)和異構(gòu)多核