二维浅水波方程组的并行算法研究

来源 :河海大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:xiaoqiudyy1988
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高精度高分辨的无结构网格有限体积法是一种守恒型的高性能算法。这种算法现被越来越多的引进到守恒型浅水波方程的数值计算中。本文基于这种求解二维浅水波方程组的数值模型,对二维浅水波方程组的并行算法进行了研究。 并行计算是目前提高计算速度的最有效的方法之一。本文对并行计算中的一些基本知识进行了介绍,并说明了并行程序设计所涉及到的并行程序设计模型、并行程序设计方法、并行编程模式等。 对本文进行研究的物理平台——联想机群进行介绍,同时给出了与FORTRAN捆绑使用的并行库MPI的常用接口的调用方式、参数说明等。通信直接影响着并行计算的性能,本文主要介绍了MPI的点点通信和组通信。介绍了本文求解二维浅水波方程组所采用的高精度高分辨的无结构网格有限体积数值模型。 区域分裂算法是并行计算中的重要方法之一。本文对于无结构网格的区域分裂问题,建立了以最小化最大执行时间为目标函数的MMET区域分裂的数学模型,设计了求解该模型的算法。通过计算得出了较好的理论并行加速比和并行效率。在该算法基础上,进一步改进算法,使得采用新算法后,求解该模型的计算效率和计算精度都得到了提高,尤其是计算效率有较大的提高。 采用本文建立的MMET区域分裂模型,对无结构网格进行了区域分裂。对区域分裂后得到的数据进行预处理,为并行计算的执行作数据准备。采用对等模式和标准通信模式,在原有的串行程序基础上进行了并行程序的设计。最后对已有的采用高精度高分辨的无结构网格有限体积数值模型对钱塘江涌潮进行二维数值模拟的串行程序进行了并行化,并且在联想机群上进行了并行实现。
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