多物理并行数值模拟中的两层紧耦合联接算法

作     者：莫则尧 

作者机构：北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心北京100088 

出 版 物：《计算机学报》 (Chinese Journal of Computers)

年 卷 期：2004年第27卷第10期

页      面：1311-1319页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081202[工学-计算机软件与理论] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金 (60 2 73 0 3 0 ) 国家"九七三"重点基础研究发展规划项目 (G19990 3 2 80 5 )资助 

主　　题：多物理数值模拟 并行联接算法 非结构网格 两层紧耦合联接算法 数据传递 总体模拟 

摘      要：复杂物理现象通常由多类复杂的物理过程紧耦合构成 ,其数值模拟也通常由适用不同物理过程的多类并行应用程序紧耦合完成 .如何设计这些物理过程之间的联接算法 ,既要保证程序之间数据传递的高效 ,又要保证程序各自运行和总体模拟的高效 ,还要保证程序各自开发的独立 ,是一个值得研究的课题 .该文基于广泛应用于高温高压多物理研究中的辐射流体力学和中子输运多物理并行数值模拟 ,在非结构网格上 ,提出了两种联接算法 :完全松散联接算法和两层紧耦合联接算法 ,前者侧重于实现程序各自运行的高效和开发的独立 ,后者在前者的基础上 ,还权衡了数据传递和总体模拟的高效 .在两台并行机的数百个处理机上 ,通信复杂度分析和数值实验结果表明两个算法均是有效的 ,可推广适用于辐射或中子输运与其他流体力学的多物理并行数值模拟应用中 .特别地 ,两层紧耦合联接算法是高效可扩展的 ,取得了近似最优的并行性能 .