大规模线性方程组求解的并行算法及应用

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大规模线性方程组的求解在工程和计算应用领域都非常重要,而在分布式并行计算机上求解大规模线性方程组的并行算法是目前的研究热点之一。本文主要研究线性方程组并行算法及其在电磁计算中的应用问题。 主要完成了如下研究工作: (1)提出了一种求解系数矩阵为稠密矩阵的线性方程组的适合于MIMD分布式存储的并行迭代算法,该算法设计上兼取了Jacobi算法并行性好的优点和Gauss-Seidel算法收敛速度快的长处,并且在理论上给出了该算法成立的收敛性条件,并通过数值计算验证了此算法结果与理论相符合。 (2)在(1)的分裂矩阵基础上构造了对称和非对称共轭梯度预条件子,使得该预处理共轭梯度方法适合稠密线性方程组的并行计算,数值计算表明了该算法的有效性和可行性。 (3)讨论了稀疏线性方程组的优化技术,研究了主要的稀疏矩阵优化存储方法:坐标存储法,对角存储法,Ellpack-Itpack存储法和CSR存储法。并给出了它们在分布式并行计算机上的实现方式。数值算例表明优化存储技术的优势。 (4)在(3)优化技术的基础上,编制了稀疏线性方程组多分裂求解软件,该软件在分布式并行计算机平台,Linux系统下运行,能够通过简单的操作求解稀疏线性方程组。是对并行算法实际应用的一个探索。 (5)在并行有限元技术求解静电磁场问题中,应用了稀疏线性方程组多分裂并行算法。 (6)在用有限元一边界元方法求解二维电磁散射问题中,综合运用了稠密和稀疏线性方程组并行求解算法。
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