检索结果-内蒙古大学图书馆

华东理工大学学报（自然科学版） 2018年第6期44卷 887-895页

作者：张雪芹陈嘉豪诸葛晶晶余丽君华东理工大学信息科学与工程学院上海200237

植物分类在形态、颜色和纹理上具有高度的相似性和密集的细节信息,传统的机器学习方法无法满足这些大样本的特征提取训练,识别种类与精度受到限制。深度学习可以有效地解决植物图像识别在种类数量、准确度和速度上的难点。本文提出了基... 详细信息

植物分类在形态、颜色和纹理上具有高度的相似性和密集的细节信息,传统的机器学习方法无法满足这些大样本的特征提取训练,识别种类与精度受到限制。深度学习可以有效地解决植物图像识别在种类数量、准确度和速度上的难点。本文提出了基于优化的P-AlexNet模型的植物识别算法,基于卷积神经网络(CNN)中的AlexNet网络模型进行优化处理,提高模型的泛化能力、细节特征的表征能力以及识别精度。利用迁移学习热启动更新植物识别种类,利用gpu并行计算加速模型训练和图片识别速度。针对206类植物图片,训练得到验证集精度达到86.7%的模型。以此模型为基础,开发了一款智能植物图像识别平台,包含了Web网站以及Android和IOS的App应用。Web端实验测试结果表明,检测时间平均为1.282s,具有较高的准确性和泛化性以及快速的识别速度。

关键词：植物识别卷积神经网络 Alexnet模型迁移学习 gpu并行计算

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gpu在缪子快速模拟中的应用

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计算机工程 2021年第8期47卷 100-108页

作者：易培淮李卫东林韬邹佳恒邓子艳刘言中国科学院大学核科学与技术学院北京100049 中国科学院高能物理研究所北京100049

江门中微子实验(JUNO)拥有当前世界上能量精度最高、规模最大的液体闪烁体探测器。缪子是JUNO的主要本底,每个缪子事例在大型探测器中产生百万量级的光子,但复杂的光子模拟计算量巨大,传统串行计算方式耗时较长。为此,提出一种基于gpu... 详细信息

江门中微子实验(JUNO)拥有当前世界上能量精度最高、规模最大的液体闪烁体探测器。缪子是JUNO的主要本底,每个缪子事例在大型探测器中产生百万量级的光子,但复杂的光子模拟计算量巨大,传统串行计算方式耗时较长。为此,提出一种基于gpu的分布式缪子快速模拟方法。利用多gpu卡并行加速闪烁光在液闪探测器中的传输过程,采用信息传递接口通信向多节点分发模拟任务和收集结果。测试结果表明,gpu方法具有良好的加速比,和CPU方法相比,加速比最高可达约250倍。

关键词： gpu并行计算分布式通信信息传递接口缪子模拟江门中微子实验

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三维连续-非连续并行计算方法及其在岩爆过程模拟中的应用

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水资源与水工程学报 2024年第1期35卷 177-185页

作者：王学滨杜轩薛承宇陈双印廖裴彬余保健辽宁工程技术大学计算力学研究所辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000

随着深部岩石工程的发展,岩爆变得越发严重。在岩爆的数值模拟方面,连续方法和非连续方法均具有一定的局限性。兼具二者优势的连续-非连续方法更具优势,且正在快速发展。基于CUDA对自主开发的三维拉格朗日元与离散元耦合连续-非连续方... 详细信息

随着深部岩石工程的发展,岩爆变得越发严重。在岩爆的数值模拟方面,连续方法和非连续方法均具有一定的局限性。兼具二者优势的连续-非连续方法更具优势,且正在快速发展。基于CUDA对自主开发的三维拉格朗日元与离散元耦合连续-非连续方法进行了gpu并行加速。为了探索岩爆的机理和过程,模拟了不同静水压力、侧压系数和单元数目(最多达100×10^(4))条件下圆形洞室围岩V形坑的演化规律和单元弹射现象。考察了洞室围岩中裂纹的定量演化规律。研究表明:当静水压力较大时,基于芬纳公式的支护设计偏于不安全。由于V形坑的位置发生改变,V形坑的平均最大深度随着静水压力的增加先缓慢增加后快速增加。关于洞室围岩V形坑的模拟结果能与有关的实验结果、数值结果和现场观测结果吻合。上述研究很好地体现了岩爆并行计算较串行计算和商业软件计算的优势。

关键词：岩爆 gpu并行计算三维连续-非连续方法 V形坑静水压力侧压系数洞室

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模拟平面二维水沙运动的格子 Boltzmann 模型

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武汉大学学报（工学版） 2023年第7期56卷 771-780页

作者：刘辉程永光曹志先黄泽浩邹磊武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室湖北武汉430072

格子Boltzmann方法具有天然的并行特性,将其引入水沙运动模拟有助于提高计算效率。参考常用水沙数学模型控制方程,建立了基于多分布函数耦合的平面二维水沙运动模拟格子Boltzmann模型,并实现了图形处理器(graphics processing unit,gpu... 详细信息

格子Boltzmann方法具有天然的并行特性,将其引入水沙运动模拟有助于提高计算效率。参考常用水沙数学模型控制方程,建立了基于多分布函数耦合的平面二维水沙运动模拟格子Boltzmann模型,并实现了图形处理器(graphics processing unit,gpu)并行计算。通过对断面突扩和90°分汊河道这2个典型算例进行模拟,并与有限体积法及商业软件MIKE 21计算结果对比分析,初步验证了模型的正确可行性,经过进一步改进和拓展,该模型有望成为一种模拟大规模泥沙输运问题的有效手段。

关键词：格子Boltzmann方法水沙运动河床变形 gpu并行计算平面二维

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基于CUDA的点云去噪算法

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计算机工程 2011年第2期37卷 224-226页

作者：徐波唐杰武港山南京大学计算机科学与技术系南京210093

提出一种基于统一计算设备架构(CUDA)的双边滤波点云去噪算法,将点云去噪划分为多个并行度较高的步骤,利用gpu的并行计算能力,设计每个步骤的CUDA核函数。采用高斯加权的法矢计算方法,在双边去噪算法中加入面积权重缓解过光顺。实验结... 详细信息

提出一种基于统一计算设备架构(CUDA)的双边滤波点云去噪算法,将点云去噪划分为多个并行度较高的步骤,利用gpu的并行计算能力,设计每个步骤的CUDA核函数。采用高斯加权的法矢计算方法,在双边去噪算法中加入面积权重缓解过光顺。实验结果表明,该算法能有效提高法矢计算的准确度,与CPU算法相比,计算速度提高了多个数量级。

关键词：统一计算设备架构 gpu并行计算点云去噪双边滤波

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基于C++AMP并行加速的三维弹性波波动方程数值模拟

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物探化探计算技术 2017年第5期39卷 643-648页

作者：武泗海赵虎尹成贾鹏西南石油大学地球科学与技术学西南石油大学天然气地质四川省重点实验室成都610500 西南石油大学地球科学与技术学院成都610500 川庆钻探地球物理勘探公司成都610213

在地震勘探方面,地震数值模拟技术在地球物理反演及观测系统设计领域有着广泛地应用。这里主要提出并实现了利用C++AMP并行加速内存/计算密集型的三维弹性波的正演模拟,使用C++AMP编写的代码可以有效地在图形处理器(gpu)等支持数据并行... 详细信息

在地震勘探方面,地震数值模拟技术在地球物理反演及观测系统设计领域有着广泛地应用。这里主要提出并实现了利用C++AMP并行加速内存/计算密集型的三维弹性波的正演模拟,使用C++AMP编写的代码可以有效地在图形处理器(gpu)等支持数据并行的硬件上运行。在重点研究C++AMP三维弹性波数值模拟的并行算法实现的基础上,结合CPU串行及CPU多核并行进行加速对比,三维盐丘实验的结果说明,利用gpu的强大并行计算能力的C++AMP,可以极大地提高数值模拟的效率。此外,C++AMP在Windows平台具有良好的可移植性,同时兼容NVIDA和AMD的设备,极大地提升了开发效率。

关键词： C++AMP gpu并行计算三维弹性波正演

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多桩锥体海洋平台结构冰荷载遮蔽效应离散元分析

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海洋工程 2016年第2期34卷 1-9页

作者：王帅霖狄少丞季顺迎大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116023

在海冰与多桩锥体海洋平台结构的相互作用中,平台结构总冰力在海冰流向和桩腿方位的影响下呈现出显著的遮蔽效应。采用具有粘结-破碎效应的离散元方法,基于gpu并行的高性能计算,对不同冰向下锥体海洋平台结构的冰荷载进行了数值分析,确... 详细信息

在海冰与多桩锥体海洋平台结构的相互作用中,平台结构总冰力在海冰流向和桩腿方位的影响下呈现出显著的遮蔽效应。采用具有粘结-破碎效应的离散元方法,基于gpu并行的高性能计算,对不同冰向下锥体海洋平台结构的冰荷载进行了数值分析,确定了不同冰向下平台结构各桩腿的冰力衰减系数并分析了总冰力的遮蔽效应。最后,对自由边界影响下多桩平台结构冰荷载遮蔽效应的产生机理进行了讨论。本文工作可为多桩腿平台结构的冰荷载特性、冰激结构振动以及冰区结构设计提供参考。

关键词：多桩锥体海洋平台离散元方法 gpu并行计算冰荷载遮蔽效应

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基于gpu并行的厦门附近海域潮波传播数值模拟研究

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中国水利水电科学研究院学报 2021年第4期19卷 424-433页

作者：孟江山路川藤罗小峰丁伟中交广州航道局有限公司广东广州510000 南京水利科学研究院江苏南京210029 河海大学江苏南京210024

厦门周边海域岛屿众多,潮汐汊道交错,水流运动复杂,本文针对该海域开展基于gpu并行的潮波传播精细化模拟研究。基于gpu并行算法构建了厦门附近海域高分辨率二维潮流数学模型,计算效率与单核CPU相比,可提高约180倍。模拟计算了2019年全... 详细信息

厦门周边海域岛屿众多,潮汐汊道交错,水流运动复杂,本文针对该海域开展基于gpu并行的潮波传播精细化模拟研究。基于gpu并行算法构建了厦门附近海域高分辨率二维潮流数学模型,计算效率与单核CPU相比,可提高约180倍。模拟计算了2019年全年厦门周边海域的潮波传播,研究表明,厦门岛附近潮量主要来自厦门湾,潮波自外海向九龙江口方向传播,高潮位逐渐升高,低潮位逐渐降低。同安湾方向潮波受厦门湾和围头湾两股潮波影响,其潮波特性与围头湾更为相似。厦门海域M2分潮占绝对主导地位,其振幅占所有分潮的41.2%,全日分潮K1分潮振幅值最大,同安湾与九龙江口M2分潮振幅接近,K1分潮九龙江口振幅较大,潮波变形程度同安湾较大。

关键词： gpu并行计算潮波传播厦门海域潮波变形

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结构接触和断裂行为的有限质点法计算理论与软件研发

结构接触和断裂行为的有限质点法计算理论与软件研发

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作者：汪伟浙江大学

学位级别：博士

结构的接触碰撞和断裂破坏等复杂行为的数值模拟被广泛应用于诸多工程领域。这类问题通常包含非线性、非连续行为,使用传统数值计算方法难以求解,且计算非常耗时。有限质点法是一种面向结构复杂行为分析的新型数值计算方法,适合求解结... 详细信息

结构的接触碰撞和断裂破坏等复杂行为的数值模拟被广泛应用于诸多工程领域。这类问题通常包含非线性、非连续行为,使用传统数值计算方法难以求解,且计算非常耗时。有限质点法是一种面向结构复杂行为分析的新型数值计算方法,适合求解结构的非线性和非连续问题,并且易于实现并行加速。本文发展了有限质点法的多种结构单元和本构模型,研究了结构接触行为、断裂行为的并行计算方法,并在有限质点法计算软件中实现。这些方法的有效性和计算效率都得到了验证。最后,将有限质点法计算软件应用于结构受冲击破坏行为的模拟。本文的主要研究工作如下。在有限质点法计算软件前期版本的基础上,对前处理、数值计算、后处理等功能模块做了改进和优化。具体地,拓展了有限质点法的gpu并行计算架构,将接触求解器、断裂求解器这两个并行求解器也纳入到计算框架内。此外,发展了同时适用于串行、并行求解器的通用求解器数据结构,形成了软件的串行版本和并行版本。研究了四边形平面单元、六面体实体单元、四边形薄壳单元的计算理论,并在有限质点法计算软件中实现。其中,四边形平面单元包含选择缩减积分和缩减积分两种积分策略,六面体实体单元选用缩减积分策略,而四边形薄壳单元的积分策略为完全积分。针对四边形平面单元和六面体实体单元的缩减积分,采用了沙漏控制以减缓沙漏效应。这几种单元的有效性都通过数值算例得到了验证。此外,比较了有限质点法的串行求解器、并行求解器,以及Abaqus单元求解器的计算效率,发现本文所开发的这几种单元具有较好的并行加速效果。发展了适用于平面单元、三维实体单元、薄壳单元的指数型等向强化本构模型,并在有限质点法计算软件中实现。首先,在各时间步利用塑性映射径向返回算法,并借助NewtonRaphson迭代,实现了三维实体单元的指数型强化本构计算。在此基础上,将平面应变单元的本构计算转换为三维实体单元的本构计算。平面应力单元和薄壳单元则需要在各时间步内迭代求解满足平面应力状态的应变增量。以上各种单元的指数型等向强化本构模型的有效性都通过数值算例得到了验证。提出了平面结构和三维结构的接触算法,并在有限质点法计算软件中实现。平面结构接触算法适用于三角形平面单元和四边形平面单元,而三维结构接触算法适用于三维实体单元和薄壳单元。这两类接触算法都包含接触搜索和接触力求解两个步骤。在接触搜索过程中,将接触面所在空间分解为单元格,仅在相邻单元格之间进行搜索以提高效率。法向和切向接触力的计算分别基于罚函数法和平滑摩擦模型。这两类接触算法的有效性通过弹性和弹塑性接触算例得到了验证。此外,对比了有限质点法串行接触求解器、并行接触求解器,以及Abaqus接触求解器的计算性能,发现有限质点法并行接触算法具有较高的计算效率。发展了通用的结构断裂模拟方法,适用于平面单元、三维实体单元、薄壳单元的断裂模拟,并在有限质点法计算软件中实现。断裂单元之间的粘聚作用模拟基于外在粘聚区模型。在结构单元发生断裂之后,粘聚单元生效,粘聚力被施加到粘聚单元的质点上。粘聚力计算基于单调线性下降的粘聚单元张力位移关系模型。此外,研究了对各种单元通用的断裂单元拓扑更新计算步骤。平面、三维实体、薄壳单元断裂计算的有效性都通过数值算例得到了验证。在计算效率方面,发现有限质点法的并行断裂求解器相对于串行断裂求解器具有较高的计算效率。将有限质点法计算软件应用到结构受冲击破坏行为的模拟。首先,模拟了脆性玻璃结构和延性金属结构受到高速冲击后的破坏和穿透行为。其次,用精细化建模的方式,模拟了H形截面柱受撞击后的破坏行为,并对撞击高度和撞击速度做了参数分析。最后,用精细化建模对一个五层钢框架结构受高速撞击后的破坏和倒塌行为进行了全过程的模拟。以上应用研究初步探索了有限质点法计算软件在模拟实际工程领域的结构受冲击破坏行为方面的可行性。

关键词：有限质点法接触碰撞断裂破坏 gpu并行计算软件研发

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越野轮胎沙石路面行驶行为的gpu并行仿真方法研究及试验验证

越野轮胎沙石路面行驶行为的GPU并行仿真方法研究及试验验证

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作者：杨鹏华南理工大学

学位级别：博士

越野车辆通常行驶在颗粒状的沙石路面,深入研究越野轮胎与沙石路面之间的相互作用对越野车辆的设计开发、牵引性能优化以及复杂路面通过性评估都具有重要意义。传统的有限元方法(FEM)或离散元方法(DEM),不仅不能单独有效地描述越野轮胎... 详细信息

越野车辆通常行驶在颗粒状的沙石路面,深入研究越野轮胎与沙石路面之间的相互作用对越野车辆的设计开发、牵引性能优化以及复杂路面通过性评估都具有重要意义。传统的有限元方法(FEM)或离散元方法(DEM),不仅不能单独有效地描述越野轮胎与沙石路面之间的相互作用问题,而且存在仿真计算耗时等问题。为此,本文采用基于gpu并行计算的离散元与有限元耦合方法(DEM-FEM)以准确及高效模拟越野轮胎在沙石路面上的行驶行为,其中越野轮胎采用有限元方法描述其连续介质特性,而沙石路面则采用离散元方法描述其散体颗粒特性。首先,针对仿真中沙石颗粒与轮胎表面接触判断问题,提出了一种高效及准确的接触检测算法,即TSC算法。该算法的全局搜索适用于轮胎-沙石相互作用的接触检测,在全局搜索阶段依据轮胎在沙石路面上运动接触特性,采用动态改变移动接触区域内的离散元从节点与有限元接触主面的方法快速确定潜在接触对。该算法的局部搜索基于内-外算法原理,将接触区域分为面接触区、边接触区以及点接触区三种类型,在局部搜索阶段依据相应的几何推理条件,可快速地从单个颗粒的多个潜在接触对中排除无效接触对以及重复接触对信息。因此,TSC算法实现了高效的全局搜索以及准确的局部搜索。采用三种数值算例验证了TSC算法在处理颗粒与复杂结构相互作用问题中的准确性及高效性,同时也证明了该算法在轮胎-沙地仿真计算中的高效性。其次,考虑到沙石颗粒与橡胶轮胎的实际作用过程,提出了一种考虑沙石颗粒形状及胎面橡胶变形影响的改进接触模型。在离散元-离散元相互作用的接触模型中,沙石颗粒之间的接触形式以面接触表达而非传统的点接触,其中接触计算包含法向力、切向力、抵抗弯矩及抵抗扭矩四部分作用。在离散元-有限元相互作用的接触模型中,沙石颗粒与胎面橡胶之间的接触形式以面接触等效表达,接触计算中除了法向力与切向力之外,还包括接触过程中橡胶变形对所接触沙石颗粒产生的抵抗弯矩及抵抗扭矩,以实现沙石颗粒与橡胶轮胎接触计算的完整、真实及准确的评估。然后,通过粗糙颗粒的沙堆仿真与试验的对比,验证了改进的离散元-离散元接触模型的有效性。与此同时,将该改进的接触模型应用于越野轮胎-卵石路面相互作用的仿真模型中,通过三轴压缩试验获取了卵石离散元模型的细观参数,并通过与室内土槽试验的对比分析验证了所提方法的有效性。最后,针对越野轮胎-沙石路面相互作用仿真计算的耗时问题,提出了一种高效的基于gpu并行计算的DEM-FEM方法并应用于模拟越野轮胎在沙石路面上的行驶行为。该方法中仿真计算的主体放在gpu上执行,并在自主开发的专用仿真分析软件TSI-gpu中编程实现。该gpu计算框架由14个Kernel函数组成,计算内容包括大规模颗粒之间的高效接触计算、颗粒与复杂胎面之间的高效接触计算、颗粒与边界墙之间的高效接触计算、有限元内力计算以及信息更新五个部分。仿真分析结果与对应土槽试验的一致性验证了该gpu并行计算方法的有效性。计算效率的分析表明,该gpu并行计算方法可以成为分析越野轮胎与大规模沙石路面相互作用的有力工具。

关键词： DEM-FEM gpu并行计算越野轮胎沙石路面行驶行为

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