針對計(jì)算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics,CFD）大規(guī)模并行計(jì)算的需要,我們設(shè)計(jì)了適用于任意網(wǎng)格類型的并行計(jì)算框架風(fēng)雷（PHengLEI）軟件,同時(shí)支持結(jié)構(gòu)網(wǎng)格、非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和重疊網(wǎng)格.為了實(shí)現(xiàn)并行通信與網(wǎng)格類型無關(guān)且與物理求解器開發(fā)者隔離,我們設(shè)計(jì)了通用的通信模式和一種基于網(wǎng)格塊的"三合一"的數(shù)據(jù)交換模式,即將多塊結(jié)構(gòu)網(wǎng)格塊、并行分區(qū)網(wǎng)格塊和結(jié)構(gòu)/非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格塊間的交界面數(shù)據(jù)完全標(biāo)準(zhǔn)化為數(shù)據(jù)底層后,在數(shù)據(jù)底層統(tǒng)一進(jìn)行交換,使得數(shù)據(jù)交換不依賴于網(wǎng)格類型和數(shù)據(jù)類型,從而實(shí)現(xiàn)任意網(wǎng)格類型并行通信模式的統(tǒng)一.作為氣動(dòng)數(shù)據(jù)生產(chǎn)的"數(shù)值風(fēng)洞",要求代碼將并行隔離至底層,為此針對主流計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了粗粒度MPI/OpenMP混合并行模式,領(lǐng)域?qū)＜抑恍桕P(guān)注求解器開發(fā)而無需關(guān)注并行通信,在提高可移植性、可擴(kuò)展性的同時(shí)盡可能兼顧封裝性.針對大規(guī)模并行計(jì)算的實(shí)際工程需求,設(shè)計(jì)了并行分區(qū)、大規(guī)模并行文件存儲模式,以縮短前置處理和文件I/O時(shí)間.最后,分別基于結(jié)構(gòu)網(wǎng)格、非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和重疊網(wǎng)格,給出了工程應(yīng)用領(lǐng)域的標(biāo)模算例,以說明PHengLEI并行計(jì)算框架對不同網(wǎng)格類型的適... 

【文章來源】：計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào). 2019,42(11)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：16 頁

【文章目錄】：
1 引言
2 PHengLEI簡介
3 網(wǎng)格分區(qū)策略
    3.1 結(jié)構(gòu)網(wǎng)格分區(qū)
    3.2 非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格分區(qū)
    3.3 并行分區(qū)技術(shù)
4 通用并行框架設(shè)計(jì)
    4.1 通信模式
    4.2 并行計(jì)算框架分層結(jié)構(gòu)
        4.2.1 并行API接口層
        4.2.2 交界面數(shù)據(jù)層
        4.2.3 數(shù)據(jù)底層
        4.2.4 MPI通信層
    4.3 MPI/OpenMP混合并行模式
5 面向CFD應(yīng)用的并行文件存儲模式
6 串行和并行效率優(yōu)化
    6.1 串行優(yōu)化
    6.2 MPI/OpenMP并行優(yōu)化
7 CFD應(yīng)用測試
    7.1 非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格算例：客機(jī)起降狀態(tài)
    7.2 結(jié)構(gòu)網(wǎng)格算例：客機(jī)標(biāo)模巡航狀態(tài)
    7.3 重疊網(wǎng)格算例：高升力外形
8 結(jié)束語
Background


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]HyperFLOW亞跨聲速流動(dòng)驗(yàn)證（英文）[J]. 赫新,趙鐘,馬戎,王年華,張來平.  空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào). 2016(02)
[2]HyperFLOW軟件數(shù)值模擬TrapWing高升力外形[J]. 趙鐘,赫新,張來平,何琨,何磊.  空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào). 2015(05)
[3]基于Jaumin的等參單元算法框架設(shè)計(jì)[J]. 孫運(yùn)見,孫樂.  計(jì)算機(jī)輔助工程. 2015(01)
[4]GRAPES全球模式MPI與OpenMP混合并行方案[J]. 蔣沁谷,金之雁.  應(yīng)用氣象學(xué)報(bào). 2014(05)
[5]大型通用CFD軟件體系結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)研究[J]. 赫新,張來平,趙鐘,鄧小剛.  空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào). 2012(05)
[6]JASMIN框架中多塊結(jié)構(gòu)網(wǎng)格拼接并行計(jì)算及其應(yīng)用[J]. 郭紅,莫?jiǎng)t堯,張愛清.  計(jì)算機(jī)工程與科學(xué). 2012(08)



本文編號：3206615