一类近场动力学问题的并行算法

来源 :山东大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:raclen4hy00
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
固体材料和结构的破坏问题是力学研究的经典问题,也是难题。它具有广泛的工程背景,是土木水利、装备制造、航空航天等工程领域极为相关的共性问题。由于在损伤和破坏中存在的不连续性,固体力学的连续介质理论则不能直接应用到破坏问题上。为解决上述问题,Silling提出了近场动力学理论,该理论采用非局部作用的思想描述介质内部点之间的作用力,使得遇到断裂及破坏问题时可以得以描述。在求解诸多科学与工程计算中出现的断裂、裂缝、破坏等不连续问题时具有独特优势。从而,对于近场动力学问题的算法研究具有非常重要的理论意义和现实意义。近场动力学模型形成的方程为偏微分方程,相应的系数矩阵由于非局部性可能会是密集矩阵。如果用Guass算法求解,需要的存储量为O(N2),计算量为O(N3),这里O(N)为问题的自由度。所以寻找能够降低计算量及内存需求,减少计算时间,提高计算效率的数值算法是我们的目的。前人已经提出一种快速算法,通过研究系数矩阵,发现系数矩阵从左向右每条对角线除三对角外的值都是常数,即矩阵可分裂为三对角阵加‘Toplize矩阵,又知道Toplize矩阵可扩充为循环矩阵,而循环矩阵与FFT矩阵有关系,利用快速FFT就将计算量降低为0(N log N),内存需求降低为O(N).在继承前人工作的基础上,本文针对FFT计算结构本身的可并行性,利用现在流行的基于MPI的并行技术,试图研究近场动力学问题的并行算法。该问题并行算法的核心即为FFT的并行算法,我们具体操作就是将要进行FFT变换的向量分块存储到各个处理器中,根据计算的特点,在处理器之间进行数据交换,使得每个处理器内部都能进行FFT计算,之后再将各个处理器的数据收集,进行整合计算。最后,本文通过数值例子测试并行算法的并行效率。本文结构如下:第一章,引言部分,主要介绍近场动力学问题的背景意义及相关研究进展。第二章,介绍并行FFT算法及并行效率分析。第三章,介绍近场动力学模型及相关理论准备。第四章,针对一类近场动力学问题给出并行算法,即将Toplize矩阵扩充为循环矩阵,再利用FFT的并行计算,简化系数矩阵,再进行共轭梯度计算。最后通过数值算例进行并行效率分析。
其他文献
桥梁工程是我国城市经济发展中非常重要的基础设施,其中桥梁桩基础是桥梁工程施工中极其重要的一环,是桥梁工程建设的难点,也是参建各方关注的重点。本文以某桥梁工程中两条
每个服务班的工作量在格子环境动态地变化,做静态的服务水池尺寸分配计划不能保证 QoS 得到每个服务班的要求。在这份报纸,我们在变化工作量下面与 QoS 要求连接动态服务水池尺
<正> 学人访问记——经济学社会学名教授李达茜苹世界日报1935年1月29、30、31日连载忆老友李达先生邓初民人物杂志1946年第9期推荐一部马克思主义哲学专著——李达同志主编的《唯物辩证法大纲》评介金春峰
利用1973 ̄1989年南极海冰北界资料和1972 ̄1981年南半球气旋资料,分析南极海冰变异对华南前汛期降水的影响。结果表明,两者之间存在密切关系,当南极海冰面积趋于增大时,华南前汛期的雨水变趋增加,反之
采用气相色谱-质谱联用技术检测并分析了柠檬油中的挥发性成分,共分离出50种挥发性成分,主要成分是柠檬烯(83.70%)、柠檬醛(4.56%)、β-蒎烯(1.83%)、芳樟醇(1.80%)、β-月桂
大果榛子是平欧杂种榛(C.heterophylla Fisch.×C.avellana L.)的俗称,是我国林业科研人员通过平榛和欧洲榛杂交选育获得,具有果大、壳薄、丰产等特点,其抗寒性和适应性也比
随着我国交通问题日益不平衡,为了缓解交通压力,研究公交车调度问题很有必要。针对公交车辆调度的现状,通过分析乘客出行的舒适度以及公交车的满载情况定义了乘车感知波动价
目的探讨草酸艾司西酞普兰治疗2型糖尿病伴发抑郁症患者的临床效果。方法将64例2型糖尿病伴发抑郁症患者随机分为对照组和研究组,每组32例。对照组患者进行糖尿病常规治疗;研
吝啬的决定力量(MDP ) 是一个新减小模型,和相对决定力量(RDP ) 的一个重要标准,规则(AR ) 的数量是 MDP 的关键参数。这份报纸论述二个重要性质:在 RDP 和 AR 之间的关系,和在 M