检索结果-内蒙古大学图书馆

北京理工大学学报 2025年第3期45卷 248-255页

作者：段晓宇安恒斌中国工程物理研究院研究生院北京100088 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高性能数值模拟软件中心北京100088

在结构力学接触问题的数值模拟中,使用Lagrange乘子法施加接触约束会产生大规模离散鞍点线性方程组.由于鞍点矩阵的不定性,其求解难度较大,针对二维绑定接触问题,提出了一种新型插值方式的两网格预处理方法,其核心思想是对任意光滑算法... 详细信息

在结构力学接触问题的数值模拟中,使用Lagrange乘子法施加接触约束会产生大规模离散鞍点线性方程组.由于鞍点矩阵的不定性,其求解难度较大,针对二维绑定接触问题,提出了一种新型插值方式的两网格预处理方法,其核心思想是对任意光滑算法,在精确求解粗网格系统时实现单次收敛.此外,构造的粗网格算子具有对称正定性,能有效反映接触约束条件.数值实验结果表明,该方法仅需要较少的迭代次数即可收敛,在多种接触模型中表现出较高的计算效率,其计算时间相比于SIMPLE方法最多可减少80%.同时,该方法在不同的接触约束条件下仍保持较强的健壮性,且适用于大规模计算.

关键词：接触力学迭代法线性方程组鞍点系统两网格预处理

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通用嵌入式离散裂缝模型热-流-固耦合大规模并行数值模拟技术

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石油学报 2025年第3期46卷 574-587页

作者：姚军王通孙致学孙海黄朝琴中国石油大学(华东)油气渗流研究中心山东青岛266580 中国石油大学(华东)深层油气全国重点实验室山东青岛266580 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

复杂裂缝系统热-流-固耦合流动广泛存在于非常规和深层油气藏开发过程中,由于裂缝系统热-流-固耦合数值模拟计算量巨大,并行计算技术是实现裂缝系统精细数值模拟的有效方法。对基于通用网格嵌入式离散裂缝模型的热-流-固耦合大规模并行... 详细信息

复杂裂缝系统热-流-固耦合流动广泛存在于非常规和深层油气藏开发过程中,由于裂缝系统热-流-固耦合数值模拟计算量巨大,并行计算技术是实现裂缝系统精细数值模拟的有效方法。对基于通用网格嵌入式离散裂缝模型的热-流-固耦合大规模并行数值模拟技术进行了研究。首先,基于区域分解方法,研发了嵌入式离散裂缝模型大规模并行求解技术,并且提出了在非结构网格中,基质与裂缝两套独立系统的连接关系分解方法。其次,针对多组分热-流-固耦合问题,使用有限体积法实现了组分流动、传热与力学控制方程的统一数值离散,使用顺序隐式牛顿方法对耦合非线性问题进行并行迭代求解。最后,通过与解析模型对比验证了数值方法的准确性,并且将数值模拟器应用于多层页岩气藏立体开发、深层高温裂缝性油藏注水开发数值模拟,并且在不同并行规模下对并行计算性能与可扩展性进行了分析。实现的并行数值模拟技术能够对实际工程中的三维离散裂缝系统进行大规模精细并行数值模拟,并且在不同的并行规模下都取得了良好的并行性能与可扩展性,能够成为裂缝性油气藏开发的有效设计与分析工具。

关键词：油藏数值模拟嵌入式离散裂缝模型热-流-固耦合并行计算网格

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直线网格B样条混合滤波GPU光线投射

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计算机辅助设计与图形学学报 2013年第1期25卷 110-119页

作者：袁斌北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心北京100088

为了快速、高质量地绘制直线网格,提出B样条混合滤波方法,实现加速网格,并将其应用到直线网格GPU光线投射.证明了三次B样条基函数导数的符号性质,进而证明用快速三次滤波方法(S&H方法)计算非均匀B样条函数的导数会出现误差.据此,在... 详细信息

为了快速、高质量地绘制直线网格,提出B样条混合滤波方法,实现加速网格,并将其应用到直线网格GPU光线投射.证明了三次B样条基函数导数的符号性质,进而证明用快速三次滤波方法(S&H方法)计算非均匀B样条函数的导数会出现误差.据此,在光线积分计算中,如果条件允许,采用S&H方法;否则采用基于B样条基本公式的滤波方法.另外,证明三次B样条函数导数的范围,以实现梯度量调制和加速网格;在光线积分计算中,利用梯度量调制表现物质的分界面;利用加速网格,跳过无效积分步,加快绘制速度.实验结果表明,采用混合滤波的直线网格GPU光线投射方法能消除S&H方法导致的走样现象;与基于B样条基本公式的绘制方法相比,该方法更快;如果模拟或测量的物体本身是光滑的,该方法能快速反映其真实特征.

关键词： GPU 光线投射 B样条走样直线网格

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二维多群辐射输运程序LARED-R-1的并行化

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计算物理 2007年第2期24卷 146-152页

作者：张爱清莫则尧北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心北京100088

利用有向图描述数据依赖关系,应用已有的并行流水线通量扫描算法,实现基于非协调网格的二维辐射输运程序LARED-R-1的并行化.同时,采用消息缓冲技术提高并行程序的性能.经测试,对于典型的问题规模(100群、3800个网格单元、40个方向),在... 详细信息

利用有向图描述数据依赖关系,应用已有的并行流水线通量扫描算法,实现基于非协调网格的二维辐射输运程序LARED-R-1的并行化.同时,采用消息缓冲技术提高并行程序的性能.经测试,对于典型的问题规模(100群、3800个网格单元、40个方向),在某并行机的64个和128个处理器上,并行程序分别获得80%和53%的并行效率.

关键词：多群辐射输运方程离散纵标法有向图并行计算

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并行应用程序的远程实时跟踪可视化系统的设计及实现

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计算机研究与发展 2004年第5期41卷 853-860页

作者：艾志玮金其杰王弘堃肖丽北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心北京100088

并行应用程序的远程实时跟踪可视化技术通过实现对并行应用程序的实时监控 ,帮助科研人员更进一步地了解和控制并行数值模拟的计算过程介绍一个面向并行应用程序的远程实时跟踪可视化系统该系统远程实时访问运行在分布存储并行机上... 详细信息

并行应用程序的远程实时跟踪可视化技术通过实现对并行应用程序的实时监控 ,帮助科研人员更进一步地了解和控制并行数值模拟的计算过程介绍一个面向并行应用程序的远程实时跟踪可视化系统该系统远程实时访问运行在分布存储并行机上的并行程序中的变量 ,将计算的中间结果实时地显示在客户端图形工作站上 ,从而实现程序的远程实时跟踪从设计目标、体系结构及其实现等几个方面来介绍该系统 ,着重讲述该系统中的核心部分———数据传输模块的实现。

关键词：并行处理可视化实时跟踪

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求解二维三温辐射扩散方程组的一种代数两层迭代方法

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计算物理 2009年第1期26卷 1-8页

作者：徐小文莫则尧安恒斌北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心北京100088

在二维三温辐射扩散方程离散代数方程组的求解中,由于光子、电子和离子温度之间存在耦合关系,而且三个温度在同种介质中有不同的扩散性质,使得经典的代数多重网格(AMG)方法难以直接应用.基于特殊粗化策略,在粗网格层解除了这种耦合关系... 详细信息

在二维三温辐射扩散方程离散代数方程组的求解中,由于光子、电子和离子温度之间存在耦合关系,而且三个温度在同种介质中有不同的扩散性质,使得经典的代数多重网格(AMG)方法难以直接应用.基于特殊粗化策略,在粗网格层解除了这种耦合关系,得到一种代数两层网格方法,而粗网格方程由经典AMG方法求解.将这一算法具体应用于JFNK(Jacobian自由的Newton-Krylov)框架中预处理方程的求解,并基于该框架求解二维三温辐射扩散方程组.数值结果显示了算法的可扩展性和健壮性.

关键词：二维三温方程辐射扩散代数多重网格(AMG) 预条件子 Newton-Krylov(NK)

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多物理并行数值模拟中的两层紧耦合联接算法

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计算机学报 2004年第10期27卷 1311-1319页

作者：莫则尧北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心北京100088

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 ... 详细信息

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 .

关键词：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

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实体建模数值反应堆的高质量绘制

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计算机辅助设计与图形学学报 2016年第11期28卷 1924-1932页

作者：曹轶肖丽王华维艾志玮夏芳北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心北京100088

针对传统体绘制算法采用全局实体网格化和光线均匀采样策略,难以适应大规模数值反应堆数据的可视分析问题,提出一种面向实体特征的数值反应堆可视化方法.首先利用高重复性的组件特征设计按需网格化的绘制流水线,支撑网格高效重建;然后... 详细信息

针对传统体绘制算法采用全局实体网格化和光线均匀采样策略,难以适应大规模数值反应堆数据的可视分析问题,提出一种面向实体特征的数值反应堆可视化方法.首先利用高重复性的组件特征设计按需网格化的绘制流水线,支撑网格高效重建;然后采用均质属性的实体特征,提出基于表面的非结构网格体绘制加速算法;最后耦合轮廓线等表意性绘制增强效果.实验结果表明,该方法能够可扩展地处理大规模反应堆数据,高质量地表现反应堆结构和关键介质界面.

关键词：反应堆模拟构造实体几何图形绘制流水线体绘制

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JaVis系统中的多分辨数据组织与交互可视化

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计算机研究与发展 2010年第6期47卷 996-1004页

作者：徐平均沈卫超廖丽北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心北京100088

随着高性能计算机以及相关软硬件技术的飞速发展,数值模拟的规模越来越大,置信度越来越高,其产生的数据场规模亦越来越大、越来越复杂,需要更高级的科学计算可视化方法分析这些数值计算结果.然而,针对目前的TB级以及更大规模数据场,可... 详细信息

随着高性能计算机以及相关软硬件技术的飞速发展,数值模拟的规模越来越大,置信度越来越高,其产生的数据场规模亦越来越大、越来越复杂,需要更高级的科学计算可视化方法分析这些数值计算结果.然而,针对目前的TB级以及更大规模数据场,可视化的交互性能迟滞落后,成为阻碍数据分析的重要因素.如何提高可视化分析的交互速度,减少数据场的I/O处理是目前可视化系统必须解决的重要问题.多分辨技术是解决大规模数据场交互可视化的重要手段之一.自研发的大规模并行分布式数据分析与可视化系统JaVis采用多分辨技术提高数据可视化的交互速度,其中实现的关键技术如下:多分辨数据的组织、多分辨控制插件的生成、多分辨率层次切换技术等,并利用物理科学数据进行了性能及可靠性测试.

关键词：数据场多分辨交互元数据可视化

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有向图并行计算中一种新的结点调度算法

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计算机学报 2009年第11期32卷 2178-2186页

作者：张爱清莫则尧北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心北京100094

在基于有向图的并行计算中,给定图剖分后,如何设计结点调度方案使得并行执行时间最短,是典型的NP完全问题.针对此问题,文中提出一种新的基于顺逆交替迭代技术的启发式调度算法,并给出该算法的并行实现.严格的理论推导证明,新算法在一定... 详细信息

在基于有向图的并行计算中,给定图剖分后,如何设计结点调度方案使得并行执行时间最短,是典型的NP完全问题.针对此问题,文中提出一种新的基于顺逆交替迭代技术的启发式调度算法,并给出该算法的并行实现.严格的理论推导证明,新算法在一定的假设条件下,从任何初始调度方案出发,均可以单调收敛.在数百个处理器上的并行数值实验表明,与常用的调度算法相比,新算法可在付出很少的开销代价下显著提高整体并行效率.

关键词：有向图并行计算结点调度算法顺逆交替迭代技术

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