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本文首先通过对国内外流行并行编程环境的比较,选取MPI消息传递接口作为实现并行读写的软件环境。随后,根据工程分析数据的特点,选择能有效存储多元、复杂、海量数据,同时又与MPI紧密结合的HDF5层次式数据存储系统作为工程分析数据的存储格式。接着,自行设计一套基于数据集规模的优化的并行读写算法,通过对著名计算流体动力学分析软件FLUENT产生的结果数据格式AVS格式与转换后的HDF5格式在串行与并行环境下的读写时间比较,充分验证了并行读写模块设计的有效性与优化并行算法的高效性。
为了能更好地支持各种不同工程分析数据格式之间的数据交换与可视化显示,本文基于前述研究内容设计了一种全新的基于XML的统一工程分析数据格式XED,它可以更好地支持HDF5的并行读入,方便工程分析数据的可视化显示,使可视化系统具有良好的可扩展性。同时给出详细的AVS格式到XED格式的转换方法以及利用VTK对读入数据进行可视化显示的详细步骤。
最后,本文对并行渲染技术做了初步的探索,研究了三种基于MPI的并行渲染机制——任务并行、管道并行与数据并行,并基于这三种并行渲染机制设计了VTK环境下的并行渲染过程,为今后进一步提高工程分析数据的可视化效率提供了可选的途径。