（節(jié)選）外文翻譯--船閘灌輸系統(tǒng)建模的牛頓-克雷洛夫并行求解器（譯文）

1、中文 中文 4400 字 出處： 出處：Nguyen H V, Cheng J R C, Hammack E A, et al. Parallel Newton-Krylov solvers for modeling of a navigation lock filling system[J]. Procedia Computer Science, 2010, 1(1):699-707.畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯 畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯題目： 題目

2、： 課 題 類 別： 別： 設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì) 論文 論文 □ □ √學(xué) 生 姓 名： 名： 學(xué) 號(hào)： 號(hào)： 班 級(jí)： 級(jí)： 專業(yè)（全稱）： 專業(yè)（全稱）： 港口航道與海岸工程 港口航道與海岸工程指 導(dǎo) 教 師： 師： 1 緒論數(shù)字模型能有效模擬復(fù)雜的自由表面流動(dòng)和三維結(jié)構(gòu)，這對(duì)船閘及各組件詳細(xì)評(píng)測(cè)至關(guān)重要。自適應(yīng)液壓（ADH）的代碼是一個(gè)模型，可以模擬飽和及不飽和

3、地下水，地表徑流，二維和三維淺水問題，以及三維納維葉－斯托克斯方程的問題，例如船閘三維流問題。自適應(yīng)液壓（ADH）采用伽遼金最小二乘有限元方法求解雷諾平均不可壓縮湍流的三維納維葉－斯托克斯方程。湍流以逆壓梯度渦粘性技術(shù)建模。自適應(yīng)液壓（ADH）使用牛頓法求解非線性問題，由此產(chǎn)生的線性系統(tǒng)是非對(duì)稱的。自適應(yīng)液壓（ADH）的大部分計(jì)算時(shí)間都花在求解線性方程組。因此，線性求解器的性能具有極大的效益。目前，ADH 采用了穩(wěn)定雙共軛梯度算法（th

4、e BiCGstab）作為迭代求解器。用戶可以選擇雅可比，塊雅可比，或附加的 Schwarz 方法（ASM）作為他們的應(yīng)用程序的預(yù)處理器。自適應(yīng)液壓（ADH）往往在模擬船閘灌輸系統(tǒng)求解線性方程組時(shí)有困難，這是因?yàn)槟M初期流速和壓力會(huì)急劇變化。該代碼在出現(xiàn)故障之前，通常被迫將時(shí)間步長(zhǎng)縮短到 秒，而用 32 個(gè)處理器在 Cray XT4 8 10?系統(tǒng)上運(yùn)行 10 秒的模擬時(shí)間，它可能需要耗費(fèi) 100 多個(gè)小時(shí)。在模擬船閘灌輸系統(tǒng)過程中，

5、Sleijpen 和 Fokkema 用復(fù)雜的頻譜求解非對(duì)稱模型時(shí)已揭示了穩(wěn)定雙共軛梯度法（the BiCGstab）的缺點(diǎn)。迭代法求解線性方程組的性能取決于將要解決的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和迭代求解器與預(yù)條件組合時(shí)的選擇。因此，我們研究了迭代求解器和預(yù)條件求解船閘灌裝系統(tǒng)的最佳組合。我們專注于迭代的克雷洛夫子空間求解器，包括由 Sleijpen等人開發(fā)的增強(qiáng) BiCGstab 和由薩阿德開發(fā)的廣義極小殘余（GMRES（k） ）與如塊雅可比，高級(jí)

6、頻譜管理（ASM）和代數(shù)多重網(wǎng)格方法（AMG）這樣的并行預(yù)條件結(jié)合的一個(gè)變體。此外，增強(qiáng)版 BiCGstab 的可擴(kuò)展性的研究是用 Cray XT4 系統(tǒng)進(jìn)行的。該代碼以一臺(tái)包含 2154 個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的 Cray XT4 上編譯并運(yùn)行，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有 2.1GHz 的 AMD 64 位四核皓龍?zhí)幚砥骱?8 GB 的專用內(nèi)存。要允許動(dòng)態(tài)地選擇求解器和預(yù)條件，我們開發(fā)了一個(gè)接口來訪問用于科學(xué)計(jì)算的便攜式可擴(kuò)展工具包（PETSc）和高性能預(yù)處理器