检索结果-内蒙古大学图书馆

计算力学学报 2017年第2期34卷 191-196页

作者：张宇航余飞昌继海曹杰关振群大连理工大学工程力学系工业装备结构分析国家重点实验室大连116024

面向平面任意几何区域网格生成,提出了一种将波前法AFT(Advancing Front Technique)与Delaunay法相结合的解耦并行网格生成算法。算法主要思想是沿着求解几何区域惯性轴,采用扩展的AFT-Delaunay算法生成高质量三角形网格墙,递归地将几... 详细信息

面向平面任意几何区域网格生成,提出了一种将波前法AFT(Advancing Front Technique)与Delaunay法相结合的解耦并行网格生成算法。算法主要思想是沿着求解几何区域惯性轴,采用扩展的AFT-Delaunay算法生成高质量三角形网格墙,递归地将几何区域动态划分成多个彼此解耦的子区域;采用OpenMP多线程并行技术,将子区域分配给多个CPU并行生成子区域网格;子区域内部的网格生成复用AFT-Delaunay算法,保证了生成网格的质量、效率和一致性要求。本算法优先生成几何边界与交界面网格,有利于提高有限元计算精度;各个子区域的网格生成彼此完全解耦,因此并行网格生成过程无需通信。该方法克服了并行交界面网格质量恶化难题,且具有良好的并行加速比,能够全自动、高效率地并行生成高质量的三角网格。

关键词：并行网格生成解耦 AFT—Delaunay 墙网格

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面向高性能数值模拟的并行网格生成软件研制

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空气动力学学报 2022年第5期40卷 134-145页

作者：郑澎冷珏琳徐权刘田田杨洋高俊琪董庆利中国工程物理研究院计算机应用研究所绵阳621900 中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

网格是开展大多数数值模拟计算的必要条件。面向高性能数值模拟应用,几何结构日趋复杂,局部特征日趋精细,网格规模将达到十亿规模以上,这就要求网格生成既要高效处理复杂模型,又要自适应刻画局部特征,更要考虑大规模网格向解算器的低开... 详细信息

网格是开展大多数数值模拟计算的必要条件。面向高性能数值模拟应用,几何结构日趋复杂,局部特征日趋精细,网格规模将达到十亿规模以上,这就要求网格生成既要高效处理复杂模型,又要自适应刻画局部特征,更要考虑大规模网格向解算器的低开销传输,因此研制并行网格生成软件对推动高性能数值模拟应用具有重要价值。首先从算法研究、软件产品化两个层次论述相关领域的国内外情况,接着介绍了自主可控软件SuperMesh的架构设计和关键技术进展,最后探讨了并行网格生成技术的未来发展方向。

关键词：高性能数值模拟并行网格生成软件产品化架构设计自主可控

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面向数值模拟的并行网格生成方法研究

面向数值模拟的并行网格生成方法研究

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作者：丁佳明杭州电子科技大学

学位级别：硕士

近年来，随着对数值模拟需求不断增加，作为其前处理过程的网格生成技术开始引起越来越多专家的关注。网格生成算法经过数十年发展已经较为成熟。但是随着模拟问题的日益复杂，为了实现精确模拟往往需要生成大规模（108~109）网格单元... 详细信息

近年来，随着对数值模拟需求不断增加，作为其前处理过程的网格生成技术开始引起越来越多专家的关注。网格生成算法经过数十年发展已经较为成熟。但是随着模拟问题的日益复杂，为了实现精确模拟往往需要生成大规模（108~109）网格单元，这给网格生成技术带来了巨大挑战。二维情况下并行网格生成较简单，基本不存在技术难点。三维情况下模型更复杂，仍存在一些技术难点需要解决。生成大规模网格执行时间长、消耗内存多，已经成为了制约数值模拟软件整体性能的关键因素。并行网格生成领域已经涌现了许多优秀的算法，但现有算法仍存在一些不足。例如，网格生成算法的部分阶段未实现并行，算法不能应用于至分布式内存架构等。　　本文聚焦三维情况下的并行网格生成技术，深入调研了现有并行网格生成算法。在现有并行Delaunay网格生成算法——HXT算法的基础上，针对该算法存在的不足，提出相应优化方案。基于优化后算法实现了结构力学高精细模拟软件包HARSA的网格生成模块。本文的工作主要包括如下几个方面：　　（1）提出基于无锁原子操作的并行网格构造和预处理策略（PMCP）。针对网格构造器不可并行构造网格单元的问题，提出基于无锁原子操作的网格构造器。优化后的网格构造器临界区范围大幅减少，大部分构造过程实现并行化。针对网格预处理时间长的问题，实现了并行网格预处理策略。实验表明：使用上述策略后网格质量保持不变，三维网格生成时间缩短16%，二维网格生成时间缩短20%。　　（2）提出面向分布式架构的多级并行Delaunay算法。首先，提出基于独立分区的Delaunay并行算法。然后，进一步提出多级并行Delaunay算法（DHXT），该算法将HXT算法扩展至分布式内存架构。对包含5×108个顶点的点集进行Delaunay三角化（生成3.2×109四面体网格）测试，使用27进程获得17倍加速，并行效率超过60%。实验结果表明该算法可应用于分布式内存架构，且具有较好的可扩展性。　　（3）实现HARSA软件包的前处理引擎。首先，将本文实现的并行网格生成算法集成至HARSA的网格生成模块。然后，针对建模模块与网格生成模块数据格式不兼容问题，提出STEP2GEO模型数据转换，实现对基础模型的转换。最后，针对前处理引擎与求解器对接问题，实现网格生成器与求解器耦合。　　（4）进行数值模拟测试。为验证本文算法生成网格能够用于实际数值模拟，本文进行了两组数值模拟测试。IAEA静力分析算例结果误差约为3%。快堆全堆芯组件稳态变形算例结果与其他数值模拟软件求解结果一致。实验表明本文算法生成的网格能够应用于数值模拟计算，有一定工程实用意义。

关键词：并行网格生成数值模拟有限元 Delaunay算法并行计算

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面向复杂装配体模型的两级并行曲面网格生成

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计算机工程 2024年第6期50卷 321-327页

作者：徐权冷珏琳刘田田郑澎中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中国工程物理研究院计算机应用研究所四川绵阳621900

针对实际工程应用中的大规模数值模拟需求,面向复杂几何装配体模型,提出一种适配高性能计算机分布式共享存储体系的两级并行曲面网格生成方法。首先提取几何模型的关键特征,基于关键特征构建网格尺寸场并预估出每个几何实体内的网格规... 详细信息

针对实际工程应用中的大规模数值模拟需求,面向复杂几何装配体模型,提出一种适配高性能计算机分布式共享存储体系的两级并行曲面网格生成方法。首先提取几何模型的关键特征,基于关键特征构建网格尺寸场并预估出每个几何实体内的网格规模大小;然后基于模型几何实体的相邻关系和预估的网格规模建立模型实体间的邻接关系图,通过图剖分算法将几何模型分解为不同的子模型,将子模型分配到不同的进程内;最后在各进程内按照“点-线-面”的顺序依次并行生成点网格、线网格和面网格。在曲面网格并行生成中采取进程和线程混合的并行方式,不同子模型之间采用消息传递接口并行,同一个子模型的不同几何曲面之间采用OpenMP并行。通过三峡大坝模型对该方法进行验证,结果表明,通过分析算法的并行效率、通信最小化和负载平衡,该方法可以在数千处理器核上获得40%的并行效率,不同进程间的通信量较少,且可以获得良好的负载平衡。

关键词：曲面网格生成区域分解并行网格生成装配体模型图剖分

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大规模四面体网格并行生成方法

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振动与冲击 2014年第21期33卷 102-107页

作者：王小庆金先龙上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

针对大规模网格串行生成的时间和内存瓶颈问题,阐述了一种非结构化四面体网格并行生成方法,首先对几何体进行初始网格划分,并通过相对体积比及最优分区控制初始网格数量;然后采用图论图划分方法对初始网格进行区域分解;最后采用分裂法... 详细信息

针对大规模网格串行生成的时间和内存瓶颈问题,阐述了一种非结构化四面体网格并行生成方法,首先对几何体进行初始网格划分,并通过相对体积比及最优分区控制初始网格数量;然后采用图论图划分方法对初始网格进行区域分解;最后采用分裂法进行并行网格生成。提出的基于共享单元的边界判定方法,有效地解决了分区边界节点的匹配问题。通过算例证明了该并行网格生成方法具有良好的并行效率,同时可以产生高质量的四面体网格。

关键词：并行网格生成区域分解推进前沿法分裂法非结构化四面体网格

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高性能非结构化四面体网格解耦并行生成算法

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计算机辅助设计与图形学学报 2017年第5期29卷 874-881页

作者：余飞刘岩昌继海张俊潘嘉诚关振群大连理工大学工程力学系/工业装备结构分析国家重点实验室大连116024

针对大规模科学计算领域非结构化网格生成问题,提出一种基于AFT-Delaunay方法的三维复杂域解耦并行四面体网格生成算法.该算法以待剖分三维域的闭合的表面三角形网格为输入,采用边界一致约束Delaunay剖分方法串行地生成较小规模的初始... 详细信息

针对大规模科学计算领域非结构化网格生成问题,提出一种基于AFT-Delaunay方法的三维复杂域解耦并行四面体网格生成算法.该算法以待剖分三维域的闭合的表面三角形网格为输入,采用边界一致约束Delaunay剖分方法串行地生成较小规模的初始四面体网格;采用界面优先策略扩展三维AFT-Delaunay方法,以几何分界面为参考指引前沿推进方向,在分界面处生成一层由四面体单元构成的有厚度的"墙",递归、并行地将初始四面体网格分割成完全解耦的子区域;此时,各子区域均为不含内部节点的四面体网格,继续利用AFT-Delaunay方法解耦并行地生成各子区域内部四面体网格.算例结果表明,文中算法很好地解决了分界面处网格质量差的难题以及收敛性问题,具有较好的并行效率及几何适应性,可在PC平台全自动地完成108量级的非结构四面体网格生成.

关键词： AFT-Delaunay 并行网格生成四面体区域分解

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面向复杂几何模型的并行四面体网格生成方法

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计算力学学报 2023年第1期40卷 140-145页

作者：徐权冷珏琳杨洋刘田田郑澎中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中国工程物理研究院计算机应用研究所绵阳621900

面向大规模工程计算等数值模拟领域,提出了一种支持复杂几何模型的大规模四面体网格并行生成方法。该方法以复杂几何模型作为输入,首先采用串行网格生成方法生成初始四面体网格,然后通过两级区域分解方法将初始网格分解为多个子网格并... 详细信息

面向大规模工程计算等数值模拟领域,提出了一种支持复杂几何模型的大规模四面体网格并行生成方法。该方法以复杂几何模型作为输入,首先采用串行网格生成方法生成初始四面体网格,然后通过两级区域分解方法将初始网格分解为多个子网格并分配到相应的进程中,进程间并行地提取出子网格的表面网格,并基于几何模型对面网格进行贴体加密,最后对加密后的面网格采用Delaunay方法重新生成四面体网格,该方法可以更好地适应高性能计算机体系结构,较好地克服了并行方法中并行性能和网格质量不能兼顾的问题。对三峡大坝模型进行测试和验证,证明该方法具有良好的并行效率和可扩展性,可以在数万处理器核上并行生成数十亿高质量四面体网格。

关键词：四面体网格并行网格生成区域分解并行计算

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并行有限元网格生成方法及其应用

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计算力学学报 2015年第2期32卷 256-261页

作者：王小庆金先龙上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室机械与动力工程学院上海200240

大型工程数值仿真中,在前处理阶段需要生成千万甚至亿量级的网格,传统的串行网格生成方法由于内存和时间的限制,难以处理如此规模的网格。针对此问题,本文提出了一种大规模网格并行生成方法。首先基于推进波前法对几何模型进行初始体网... 详细信息

大型工程数值仿真中,在前处理阶段需要生成千万甚至亿量级的网格,传统的串行网格生成方法由于内存和时间的限制,难以处理如此规模的网格。针对此问题,本文提出了一种大规模网格并行生成方法。首先基于推进波前法对几何模型进行初始体网格划分,接着利用图论理论进行区域分解,并通过表面单元恢复保持其几何精度,然后通过分裂法进行网格的并行生成。将所述方法应用到实际大型工程数值仿真前处理阶段,结果表明所述方法可以获得较好的并行效率,同时所产生的网格质量可以满足后续计算需要。

关键词：并行网格生成推进波前法区域分解表面单元恢复分裂法

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复杂集合和装配体的并行三角形/四面体网格生成

复杂集合和装配体的并行三角形/四面体网格生成

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作者：余飞大连理工大学

学位级别：博士

三角形曲面网格生成方法和四面体实体网格方法作为网格生成软件的核心模块之一,已经得到了广泛的研究,但是随着计算机辅助工程(Computer Aided Engineering,CAE)的发展,工业数值分析对于它们的要求也在逐步提高。一方面工业产品的计算... 详细信息

三角形曲面网格生成方法和四面体实体网格方法作为网格生成软件的核心模块之一,已经得到了广泛的研究,但是随着计算机辅助工程(Computer Aided Engineering,CAE)的发展,工业数值分析对于它们的要求也在逐步提高。一方面工业产品的计算机辅助设计(Computer Aided Design,CAD)几何模型越来越复杂,且具有很多几何缺陷,这给网格生成带来了挑战;另一方面为了满足数值分析的精度要求,所需要的网格的规模越来越大,十亿甚至百亿量级单元的网格已被应用到前沿领域的工业数值分析中。本文重点研究含几何缺陷和许多细小几何特征的复杂CAD几何模型的三角形曲面网格生成、四面体实体网格生成以及它们并行化方法,并对薄片曲面(边界曲线相切或重合的狭长曲面)的处理、分离部件构成的装配体的相容曲面网格生成和大规模并行四面体网格生成等关键问题进行了研究。本文的主要工作以及成果如下:(1)针对包含薄片曲面的CAD几何模型,提出了一个考虑曲线网格对齐的快速曲面网格生成方法。该方法按照先曲线后曲面的网格生成顺序。生成曲线网格时,本文通过生成邻近节点对齐的曲线网格,避免了邻近曲线网格之间的干涉(相交)问题,从而处理了现有方法和商业软件难以处理的薄片曲面。曲面网格的生成结合了支撑曲面的快速离散与经典的基于约束Delaunay三角化的方法,并使用了多线程加速,从而很好地在生成效率、几何曲面贴近度和网格质量之间取得平衡。(2)针对装配体的相容曲面网格生成问题,提出了一个基于对齐曲面网格生成的装配体相容曲面网格生成方法。不同于现有方法和商业软件,该方法将相容曲面网格生成问题转化为对齐曲面网格生成问题——即生成邻近单元相互对齐的曲面网格,再合并对齐单元得到相容网格。该方法层级式地渐进式地进行网格生成,并同时建立不相容几何特征的相容网格关系。这一策略避免了繁杂的网格编辑操作;同时可以更为灵活的处理一些困难不相容几何特征,包括多条不相容曲线、多个不相容曲面、退化的和不定形状的接触界面等;而且可以用于解决邻近曲面网格相交的问题。此外本文也提供了多线程并行化方案,保证了本文方法的效率。相比于领先的网格修复方法FTETWILD,本文方法生成的网格可以保持几乎所有几何特征;相比于商业软件COMSOL,本文方法能够处理很多COMSOL无法处理的困难不相容几何特征。(3)针对大规模并行约束四面体网格生成问题,提出了一个基于Delaunay-AFT区域分解的并行约束四面体网格生成方法。并行约束四面体网格生成(生成的四面体网格的表面与给定的三角形网格一致)能更好地服务于工业网格生成软件的研发。区域分解的主要难点之一在于如何避免对子区域的网格生成引入过多约束,从而维持并行方法的鲁棒性和单元质量。本文提出了基于Delaunay-AFT方法生成的四面体单元构成的“分隔层”的区域分解方法,该方法几乎不对子区域网格生成引入额外的几何约束,且没有收敛性问题。通过使用多级区域分解和基于MPI(Message Passing Interface)的动态负载平衡,本文方法实现了较好的并行效率。而且本文方法实现了包含许多细小几何特征和上千曲面的复杂模型的百亿量级单元的约束四面体网格生成。(4)针对大规模并行非约束四面体网格生成问题,提出了一个基于粗网格分区的并行四面体网格生成方法。基于粗网格分区的并行四面体网格生成方法虽然不属于约束四面体网格生成方法,但是由于其优异的并行效率广受青睐,因而本文也进行了相关的研究并提出了一个实现简单、且可以同时并行子区域表面和内部网格生成的方法。该方法可以使用48处理器在几分钟内生成上亿四面体单元。

关键词：网格生成非结构化网格并行网格生成区域分解装配体相容网格生成

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非结构化网格生成及其并行化的若干问题研究

非结构化网格生成及其并行化的若干问题研究

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作者：陈建军浙江大学

学位级别：博士

网格生成技术是数值求解的前处理过程,也是后者应用时的主要性能瓶颈。随着大规模工程与科学计算需求的日益迫切,并行网格生成技术的研究在国际上已成为一个新的研究热点,但在国内却鲜有人关注。本文就非结构化网格生成及其并行化研究... 详细信息

网格生成技术是数值求解的前处理过程,也是后者应用时的主要性能瓶颈。随着大规模工程与科学计算需求的日益迫切,并行网格生成技术的研究在国际上已成为一个新的研究热点,但在国内却鲜有人关注。本文就非结构化网格生成及其并行化研究领域的若干问题进行了深入的研究。首先,本文构建了一个健壮有效的、适用于类三角形和类四边形区域的全四边形单元型模板方案,并将其引入区域分解法的子域网格生成环节,克服了现有子域网格生成算法中子域标准定义过严和剖分规则过于繁琐的缺点,形成一个新的全四边形单元网格生成算法。随后并行了区域分解过程,并引入子域图,结合静态图划分策略,得到该算法的并行版本。所得到的并行网格生成器可以同步完成并行网格生成及划分,从而加速整个并行模拟过程。随后,本文系统地研究了序列化Delaunay网格生成。基于Bowyer-Waston插点内核,实现了高质量的二维及三维Delaunay网格生成程序,并基于Delaunay网格生成算法的最新研究成果,就程序的时空效率、健壮性、数据结构设计及重要实现细节展开讨论。边界恢复是Delaunay网格生成的主要困难之一,基于在约束处直接加点恢复的思路,本文完整地讨论了边界恢复中可能遇到的各种情形,给出了相应的解决方案,最终获得一个收敛的一致边界恢复算法。通过引入一系列基本概念、数据结构及基本操作,简化了一致边界恢复算法的实现过程。为保证交界面网格的一致性,基于区域分解的并行Delaunay网格生成算法要求序列化Delaunay网格生成器具备约束边界恢复能力。最近,George、Du和Wang基于几乎同样的思路提出了相应的间接约束边界恢复算法,即先进行一致边界恢复,随后通过分解约束上辅助点的方式实施约束边界恢复。本文引入新的几何操作,简化了上述算法的具体实现,结合已实现的一致边界恢复算法,最终获得了一个新的约束边界恢复算法实现。对于二维问题,本文引入上述四边形单元网格生成研究中获得的并行区域分解算法,利用动态子域图划分策略,构建了一个通用的并行平面网格生成框架。集成二维序列化Delaunay网格生成器后,获得二维并行网格生成器PDMG-2D,它成功地在中等规模的并行平台上生成数亿高质量的三角形单元,且所获得的分布式网格的划分质量较高。对于三维问题,基于平面分割的方式,本文获得了一个递归区域分解框架。特别地,针对区域分解过程中出现的各种错误情形,本文讨论了相应的错误检测

关键词：网格生成并行网格生成非结构化网格 Delaunay算法 Bowyer-Watson算法四边形单元区域分解网格划分

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