铸造数值模拟并行计算技术的研究与开发

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yangzdh2008
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随着计算机技术的深入发展,并行计算已经广泛地应用到各种科学工程计算之中,如数值天气预报,制造领域的数值模拟等。并行技术的出现,为提高计算机的运算速度提供了一种极为有效的途径,由此带来了众多领域对并行处理的迫切需求。众所周知,数值模拟过程的计算量十分庞大,模拟过程时间长,国外著名软件如Flow-3D、ProCast等都已实现并行计算,缩短了模拟时间。因此,为了加强国内铸造数值模拟软件自身市场竞争力,实现并行计算,提高计算速度,具有十分重要的意义。本文在超线程的硬件平台下,以Visual Studio.Net与Intel C++为开发环境,采用OpenMP实现了铸造数值模拟过程中温度场、重力补缩以及流动场的并行计算。首先,本文研究了国内外铸造数值模拟并行计算的发展现状与趋势,介绍了相关的并行计算的基础知识。根据当前的条件,本课题选择了OpenMP来实现并行计算,并研究了它的具体应用,开发环境为性能优良的Intel C++编译器[0]。其次,文章介绍了温度场及重力补缩的原理,对代码进行相关性分析和优化处理,实现并行计算,最后应用一个实例对温度场与重力补缩的并行性能进行全面评估。在流动场部分,针对流动场算法具有数据依赖性的特点,提出了同面并行与相邻面并行的两种流水线并行模式,并比较了它们的优劣。对于OpenMP不支持的do-while模型进行了深入地探索,最后采用循环展开优化与并行处理相结合的方法,很好地提高了计算的速度。此外,本文对整个数值模拟系统的优化也做了许多工作,引入了MKL函数库以及对编译器优化作了详细的介绍。最后,开发了专用的测试平台HZ_MFC,更方便快捷可靠地实现并行计算的性能测试。实际应用表明,并行计算能大大提高铸造过程数值模拟计算效率,具有良好的实用价值。
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