基于efg法的二维不可压缩层流问题的多核cpu并行计算研究

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1、学校代码10530学号201431071748分类号O246密级公开硕士学位论文基于EFG法的二维不可压缩层流问题的多核CPU并行计算研究学位申请人吴辉指导教师龚曙光教授学院名称机械工程学院学科专业工程硕士（动力工程领域）研究方向装备结构CAE分析及优化二〇一八年五月Researchofmulti-coreCPUparallelcomputingof2DincompressiblelaminarflowproblemsbasedonEFGmethodCandidateWuHuiSupervisorPr

2、of.ShuguangGongCollegeSchoolofMechanicalEngineeringProgramPowerEngineeringSpecializationCAE&OptimizationofEquipmentStructureDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateMay2018湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内

3、容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学三年后可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理

4、。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要无网格Garlerkin法（Element-FreeGalerkinMethod，EFG）具有前处理简单、计算精度高、收敛快等优势，已在结构固体力学领域得到了广泛应用，但其计算量偏大、计算耗时等缺点也阻碍了其向其它领域的推广。同时，由于多核CPU（Multi-coreCPU）具有优秀的计算能力，已广泛应用在科学研究、工程计算、防灾减灾等领域。本文将EFG法应用于流体流动问题，并对其开展多核CPU并行计算方法的研究，本文主要研究内容如下：（1）本文从

5、EFG法应用于二维层流问题的相关理论及公式出发，通过引入区域搜索法、交叉节点对法来进行计算域节点的搜索与刚度矩阵的组装，构造了可适用于层流问题并行计算的EFG改进算法，通过平板挤压和90°弯管算例验证所提出改进算法的可行性。（2）研究及分析了多核CPU并行算法的设计原则，基于任务并行和数据并行技术，对所提出的改进算法进行了并行化优化设计，包括流场域搜索函数算法的并行、速度-压力矩阵的存储及组装、方程组的并行化求解等，得到了多核CPU的并行计算流程，通过数值算例对所建立的多核CPU并行计算进行了验证，并

6、将所得计算结果与串行计算进行了比较。（3）引入衡量并行化特性的性能指标，进行单核性能分析，并通过选取不同数量级的节点、调用不同数量的CPU内核、设置不同的worker数等，对平板挤压和90°弯管等算例进行了多核CPU并行计算，研究并分析了节点数、调用核心数、worker数等影响因素与加速比的关系。总之，本文将EFG法应用于二维层流问题的数值方法研究，建立了其采用多核CPU的并行计算流程，以提高EFG法在求解流体流动问题的计算效率，本文所得的研究成果为基于多核CPU硬件下的EFG法应用，提供了良好的理论

7、参考价值。关键词：二维层流；EFG法；多核CPU；加速比；并行计算I湘潭大学硕士论文AbstractTheElement-FreeGalerkinMethod(EFG)hastheadvantagesofsimplepre-processing,highaccuracy,andrapidconvergence.Ithasbeenwidelyusedinthefieldofstructuralsolidmechanics,butitscomputationalcomplexityislarge,comp

8、utationaltime-consuming,etc.Disadvantagesalsohinderitspromotiontootherfields.Atthesametime,becausemulti-coreCPUshaveexcellentcomputingpower,theyhavebeenwidelyusedinscientificresearch,engineeringcalculations,anddisasterpreventiona