论文部分内容阅读
在铸造领域中,铸件充型过程对铸件的质量有着重要的影响。采用数值计算方法,不仅可以模拟出液态金属在铸型中的流动状态,并根据模拟得到液态金属的流动速度,压力等变化规律优化浇冒口系统设计,防止浇道中吸气,消除流股分离现象以避免氧化,减轻液态金属对铸型的冲蚀,而且可以模拟出液态金属的温度分布,从而预测浇不足,冷隔等缺陷,为后续的凝固过程模拟分析提供条件。在串行程序的模拟下,所需的时间往往很长,严重延长了制定一个铸件最终工艺方案的过程。并行计算的应用正可为此问题的有效解决提供了有力的保证。并行计算,就是在具有多个CPU的并行计算机上进行并行程序设计,显式地说明计算中不同部分如何在不同处理器上同时执行,实现多组计算任务同时进行,使原来按序列依次进行的计算工作并行完成。与传统的串行计算相比,其优点是具有巨大的数值计算和数据处理能力,可以加快速度,节省投入,变相突破物理极限的约束。本文的并行硬件环境实现是由局域网中的三台不同体系结构的普通PC构成的异构机群平台,而并行软件环境是采用应用最广泛的标准化的消息传递并行语言库MPI的最新实现版本MPICH2和Visual C++6.0结合来实现。通过对某一铸件三维模型的均匀网格剖分,获取网格的相关数据并编写其读取程序。且在WINDOWS环境下用C++语言和MPI库函数对铸件充型过程中的数值模拟方法中的SOLA-VOF法的数学模型进行并行程序的设计。后通过程序的调用和调试,模拟铸件的充型过程。并基于所构建的并行环境,分别以不同节点数目和不同网格数目的组合来对铸件流场的MPI并行模拟算法进行效率测试。MPI并行化后的模拟计算有效的提高了模拟速度,且在同一计算规模下随着节点数的增多模拟速度得到了相应提高。证明了采用并行搜索模型算法在中小计算规模的情况下,能够较大的提高计算效率,减少计算时间。在异构的Windows机群平台上,用VC++6.0和MPICH2对金属充型过程流场模拟可以成功地进行并行程序开发,所开发地程序运行正常,并较好地提高了计算效率。