地质储存数值模拟并行计算中的应用

本文从建筑绕流风场数值模拟问题的功能并行性出发，依据重新排序的并行化原则。建立了三处理机ｔｒａｎｓｐｕｔｅｒ并行系统基于ｓｉｍｐｌｅｃ算法的一种所谓方程分离并行策略，对该策略的求解步骤，数据通讯并行效率等进行了分析，并与区域分裂并行策略作了比较。文末给出了计算实例，计算结果表明方程分离策略的并行粒度大，数据通讯简单，收敛性较好，采用该策略可获得较高的并行效率。

针对四个处理机的ｔｒａｎｓｐｕｔｅｒ并行计算机系统，建立了建筑风压数值模拟问题基于ｓｉｍ－ｐｌｅｃ算法的几种并行化策略：分区并行策略、方程并行策略和双重并行策略。对各种策略的计算流程、数据通讯及并行效率等进行了分析和比较，并通过实例计算作了验证。

现如今,在水利工程设计以及相关的研究领域当中,数值模拟技术已经得到了十分广泛的应用,与此同时,还出现了模拟尺度精细化的发展趋势。水利数值模拟工作的深入开展,受到传统的单机模式较为严重的制约,因此,更需要对数值模拟的计算效率进行不断的提高,从管理实践的角度出发,对水利数值模拟领域当中云计算技术的实用性进行充分验证,从而使得水利云平台的建设能够获得更好的基础。

现如今,在水利工程设计以及相关的研究领域当中,数值模拟技术已经得到了十分广泛的应用,与此同时,还出现了模拟尺度精细化的发展趋势。水利数值模拟工作的深入开展,受到传统的单机模式较为严重的制约,因此,更需要对数值模拟的计算效率进行不断的提高,从管理实践的角度出发,对水利数值模拟领域当中云计算技术的实用性进行充分验证,从而使得水利云平台的建设能够获得更好的基础。

在应用doe-2计算不同地区的建筑能耗过程中,如何获得该地区的典型气象年的资料一直是最关键的问题。介绍了一种使用计算机数值模拟仿真的方法,即使用meteonorm软件来求得任意地区的气象资料,再将其输入到doe-2中来计算建筑能耗;以及将这种方法应用于湖北省地区的住宅节能标准的研究的情况。

为实现大范围地质灾害预警实时分析计算,搭建了地质灾害预警并行计算架构。结合地质灾害隐患点的现状和监测设备的实际情况,以地质灾害隐患点为分析计算单元,采用数据级并行计算方式对地质灾害计算任务进行分解,实现了任务生成、分解、派发、计算等功能;采用mpi和socket套接字相结合的方式,达到了并行计算与高效通信的目的;将该并行计算架构应用于某省2016年8月2~4日台风造成的大范围强降雨状况下的地质灾害预警计算实验验证。结果表明:在大范围地质灾害预警中,该并行计算架构随着执行进程数增加而获得一定的加速比,当执行进程达到16个时加速比可达5.652,明显缩短了传统串行计算所需要的时间,实现了地质灾害的实时预警。

为实现大范围地质灾害预警实时分析计算,搭建了地质灾害预警并行计算架构.结合地质灾害隐患点的现状和监测设备的实际情况,以地质灾害隐患点为分析计算单元,采用数据级并行计算方式对地质灾害计算任务进行分解,实现了任务生成、分解、派发、计算等功能;采用mpi和socket套接字相结合的方式,达到了并行计算与高效通信的目的;将该并行计算架构应用于某省2016年8月2~4日台风造成的大范围强降雨状况下的地质灾害预警计算实验验证.结果表明:在大范围地质灾害预警中,该并行计算架构随着执行进程数增加而获得一定的加速比,当执行进程达到16个时加速比可达5.652,明显缩短了传统串行计算所需要的时间,实现了地质灾害的实时预警.

重叠网格CFD并行计算的通信优化研究

文中采用现代先进的信息技术和计算技术,研究基于高性能并行计算的水利水电大型科学计算平台体系和构建,并采用sunfire6800r和sunclustertools初步形成了高性能并行计算平台的架构,结合水利水电科学计算的实践,通过数学模型的结构分析、并行改造,探索、推广并行计算技术在水利水电数学模型计算领域的应用,并以此构架基于网络的开发式并行计算共享平台。

诊断船舶电力设备故障信号对于船舶安全航行有重要意义,传统的计算方式采用独立计算的方法,工作量大,准确性差。针对上述问题,研究了一种新的计算方式——故障并行计算,对其在船舶电力设备故障信号诊断中的应用作了具体研究。计算过程从平行运行和斜向运行两方面考虑,工作流程分为故障机理确定、电力设备状态监测、故障征兆提取、故障诊断和决策判断五步。与传统方法做出实验对比,结果可知,故障并行计算工作量小,准确性高,在诊断船舶电力设备故障信号中发挥着关键性的作用。

针对传统数据挖掘方法无法胜任与日俱增的海量数据挖掘工作的问题,引入大数据挖掘技术,以粗糙集属性约简方法为基础,对经典k-means聚类算法进行改进,实现其在hadoop平台的mapreduce框架上的并行化计算,形成满足海量数据挖掘工作的新算法。以某600mw燃煤发电机组海量运行数据为挖掘对象,采用新算法对典型负荷工况下影响锅炉效率的运行参数进行挖掘,挖掘出可调控机组运行参数的最优目标值。结果表明:新算法可用于锅炉海量运行数据优化目标值的确定,节能减排效果良好,其挖掘出的优化目标值代表了历史最优可达值,可指导锅炉优化运行。

岩土力学并行计算方法研究进展——日益增大的岩土工程迫切需要发展大规模科学计算方法和智能方法。就目前的学科发展情况来看，并行计算方法具体体现在两十方面，一是非数值并行计算方法，如具有分布式结构的神经网络、具有隐念并行性的进化方法和并行进化方法。...

依托某圆形顶管下穿南环高速公路工程,通过有限元数值模拟,分析了顶管施工顺序不同对高速公路地面沉降的影响。研究表明:圆形顶管并行施工和单一施工和圆形顶管施工的先后顺序对地面沉降的影响有着明显差异。对于多顶管并排顶进,可采用两两间隔顶进的方式,可以大大节省时间及投资。

数值模拟方法在置换通风中的应用——介绍了置换通风的原理、特性及其发展，分析了数值模拟技术在置换通风的应用。以fluent软件在暖通空调领域中的应用为例,综述了其对工作区域和非工作区域气流的数值模拟，分析室内污染物浓度分布的变化情况的基本流程。得出利...

采用有限元成形分析软件deform-3d对三通热成形进行有限元数值模拟与分析;阐述了deform-3d数值模拟在三通热成形工艺中对确定鼓包淬火高度和冷却区温度的的选择等方面的应用。研究结果对三通的设计与制造有一定的指导作用。

构造变形数值模拟方法可以综合利用地质、地球物理、地球化学等方法的研究成果,建立和模拟不受时空限制的各种地质模型,是现代地球科学研究的重要方法之一。文章以造山带、盆地及褶皱的模拟为重点,综述了数值模拟方法在构造变形研究中的应用,总结了在地质构造变形研究中进行数值模拟的2大类方法,分析评价了几种通用数值模拟软件的特点及其在构造变形研究中的应用;从地质模型的建立、力学模型的建立、计算模型的建立、模拟结果的分析与评价等方面,分析讨论了进行构造变形数值模拟时应注意的问题。

通过吊臂焊接过程进行了数值模拟分析,获得了焊后变形量,并对吊臂两侧面变形进行了试验验证。依据模拟变形趋势,设计了工艺支撑,并采用试验验证了工艺支撑控制变形的效果。结果表明,吊臂整体变形趋势为向内收缩,峰值位于自由端面焊缝位置处,其值为2.532mm。模拟结果与试验结果吻合较好,满足工程应用要求,从而验证所建立的有限元模型的正确性。工艺支撑设计成简易的双螺旋结构,增加工艺支撑后,焊接变形控制效果在25%以上。

论文采用动力学并行有限元方法,针对地下爆炸中自由场应力波在花岗岩中的传播问题进行数值模拟.在模拟中采用流体弹塑性材料模型描述岩石的动力学行为,通过jwl状态方程计算产物压力.基于afepack软件包编制了并行计算程序,计算了花岗岩介质中爆炸的自由场应力波参数,计算结果与实测结果符合较好,证明了算法及程序的正确性.

文中在采用abaqus软件进行袋装砂堤数值模拟过程中,详细介绍了袋装砂堤的加筋体模拟、排水板模拟、施工过程和排水固结模拟等问题,计算结果与实测资料吻合,说明abaqus可用于袋装砂堤的受力机理研究。

用有限元强度折减法计算出的安全系数作为评价隧道围岩稳定性的指标,借助于ansys程序,使用莫尔-库仑等面积圆屈服准则,计算嵩山隧道的安全系数,通过分析比较确定最优开挖方案;对隧道的开挖支护过程进行数值模拟,分析应力场、位移场、塑性区和支护结构内力变化规律,为隧道工程施工提供理论指导。

针对非静压模型计算效率低下的问题,提出一个基于windows多线程并行计算的非静压水动力学模型.推导了水深平均的非静压水动力学模型方程组;采用分块并行计算的策略,将计算域进行分区并创建两条子线程分别负责两个子区域的计算,利用生产者-消费者模型和线程互锁-解锁机制实现子线程的同步通信.最后通过孤波实验和正弦波实验的算例验证了模型的有效性,结果显示:并行计算方案能有效提高计算效率,比串行程序节省20%~30%的计算时间.

由于我国的防洪措施不完善,人口密度相对较大,洪水发生时会造成严重的损失。如何合理的对河道进行设计,计算河道的洪水水位,预测洪水的演进路线和破坏力,对抗洪抢险有着重要意义。随着数值模拟在水利工程中的应用,对水力特性研究和洪水演进提供了较好的模拟数据。以公路桥到水利枢纽间的44km河道为研究对象,首先建立了浅水运动控制方程,并对该方程进行离散化。随后采用mike11hd和hec-ras两种差分格式对洪泛区河道行洪能力进行数值模拟,分析了两种软件计算水位情况。研究表明:由于两种软件的水力半径不同,hec-ras软件的计算水位较高。