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基于区域分解技术的并行四面体网格生成方法研究

作　者: 徐权
导　师: 曹小林
学　校: 中国工程物理研究院
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 非结构网格并行四面体网格生成区域分解并行计算
分类号: TP391.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 2次
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内容摘要

随着高性能计算机和应用软件的快速发展,实际应用日趋复杂,计算规模快速增长。对于非结构网格的应用,一些大规模复杂数值模拟在千万亿次计算机的数千上万核上模拟的网格数达到千万量级,甚至数亿。由此产生的一个问题是如何面向复杂几何模型并行生成大规模非结构网格。由于单机内存和处理能力的限制,串行非结构网格生成软件难以满足需求,因此,研究非结构网格的并行生成技术在现实应用中有着非常重要的意义。并行网格生成的研究始于上世纪90年代,经过近二十年的发展,已经取得的丰富的研究成果。对于二维的并行非结构网格生成,基本上不存在技术上的难题。但是,三维的并行非结构网格生成技术还不够成熟,仍然有很多难题有待解决,如交界面上网格的一致性难以保证,网格质量差等。本文将围绕这些问题对三维的并行四面体网格生成技术进行深入的研究。本文面向三维复杂几何模型,提出了一种基于区域分解技术的并行四面体网格生成算法。该算法主要分为三个步骤：首先,对三维几何区域生成全局面网格。然后采用分而治之策略,将面网格分解为多个没有重叠的子区域。最后,所有子区域并行地生成四面体网格,在子区域交界面上,采用迭代算法,保证了交界面上网格的协调性。最后通过数值实验,从算法的收敛性,并行计算效率,四面体网格质量三个方面对算法的性能进行评估。实验结果表明,本算法可以生成千万量级甚至数亿规模的四面体网格；同串行的算法相比,本算法大幅度降低了网格生成时间,同时获得了稳定的加速比；算法不仅保持了子区域交界面上网格的一致性和协调性,同时保证了四面体网格的质量。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-12
第1章引言  12-16
第2章非结构网格生成方法  16-26
  2.1 Delaunay网格生成方法  17-23
    2.1.1 Delaunay三角化  17-18
    2.1.2 常用的Delaunay网格生成算法  18-23
  2.2 前沿推进法  23-24
  2.3 四/八叉树法  24-26
第3章并行非结构网格生成方法  26-34
  3.1 基本概念  26-29
    3.1.1 算法分类  26
    3.1.2 算法的评价标准和目标  26-27
    3.1.3 两种并行编程模式  27-28
    3.1.4 区域分解方式  28-29
  3.2 并行非结构网格生成方法  29-34
    3.2.1 基于任务并行的并行Delaunay方法  29-30
    3.2.2 基于数据并行的并行Delaunay方法  30-34
第4章基于区域分解的并行四面体网格生成算法  34-44
  4.1 算法的总体框架  35
  4.2 区域分解算法  35-42
    4.2.1 子区域内部描述的求解算法  36-37
    4.2.2 交界面的形成  37-40
    4.2.3 全局区域分解过程  40-42
  4.3 子区域网格的并行生成  42-44
第5章数值实验  44-54
  5.1 算法收敛性  44-45
  5.2 加速比  45-46
  5.3 网格质量  46-50
  5.4 算例结果  50-54
第6章结论  54-56
参考文献  56-64
发表文章  64-66
致谢  66

基于区域分解技术的并行四面体网格生成方法研究

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