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基于deluxeFETI-DP并行算法的矩形太阳翼展开动力学高效仿真
1
作者
兰靖杰
张世雄
+1 位作者
荣吉利
刘铖
《宇航学报》
CSCD
北大核心
2024年第12期1897-1909,共13页
随着柔性太阳翼等可展开空间结构向轻量化和大型化方向发展,其展开过程常面临大转动和大变形等非线性动力学问题。通常采用柔性多体系统动力学方法构建高维非线性模型,以精确预测此类复杂动力学行为。然而,计算效率低下已成为限制该数...
随着柔性太阳翼等可展开空间结构向轻量化和大型化方向发展,其展开过程常面临大转动和大变形等非线性动力学问题。通常采用柔性多体系统动力学方法构建高维非线性模型,以精确预测此类复杂动力学行为。然而,计算效率低下已成为限制该数值模拟方法的主要瓶颈。为解决这一问题,基于有限元撕裂与连接-对偶原始(FETI-DP)并行算法,引入deluxe缩放方法用于柔性多体系统动力学仿真。该方法通过耦合子域界面的刚度矩阵,利用矩阵组合构造加权因子,平衡材料系数差异导致的刚度矩阵量级不均,从而优化界面方程的条件数,减少迭代次数。最后,基于deluxe FETI-DP并行算法对矩形太阳翼展开动力学进行高效仿真,并与串行算法及传统FETI-DP算法进行对比研究。数值结果表明,deluxe FETI-DP算法的仿真计算效率较串行算法提高了70.98%,较传统FETI-DP算法提高了64.16%。上述并行算法研究为大型矩形太阳翼展开动力学的高效仿真提供了理论参考。
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关键词
deluxe
feti-dp
并行算法
矩形太阳翼
展开动力学
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职称材料
岩土工程亿级单元有限元模型可扩展并行计算
被引量：
8
2
作者
张友良
谭飞
+1 位作者
张礼仁
施明明
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第11期3309-3316,共8页
讨论了亿万单元有限元模型的可扩展并行计算方法。从软件和硬件两个方面提出了前处理、并行计算方法、程序算法、后处理实现等核心问题的解决方案。采用网格加密方法生成一亿单元的有限元模型,利用对偶原始有限元撕裂内联法(FETI-DP)求...
讨论了亿万单元有限元模型的可扩展并行计算方法。从软件和硬件两个方面提出了前处理、并行计算方法、程序算法、后处理实现等核心问题的解决方案。采用网格加密方法生成一亿单元的有限元模型,利用对偶原始有限元撕裂内联法(FETI-DP)求解系统方程。基于图论理论建立了子区域间的通讯拓扑关系,实现了子区域间点对点通讯,避免速度慢、通信量大的全局通讯。在自主开发程序基础上,增加相应模块,采用面向对象编程技术和MPI消息传递库开发程序。对一个一亿多单元的工程实例运用5000核并行计算,得到了超线性加速比。计算结果在专用图形工作站上进行后处理,显示和交互操作速度良好。研究在两方面实现了突破:一是将模型规模提高到了一亿多单元;二是同时调用了5000个计算核来并行运算,并得到了很高效率。高分辨率有限元并行模拟研究成果可为岩土工程中结构特别复杂、计算区域特别大、地质情况复杂等模拟提供很好的技术方法和实现手段。
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关键词
并行有限元
可扩展并行计算
岩土工程
对偶原始有限元撕裂内联法(
feti-dp
)
原文传递
大规模工程电磁场的亿自由度可扩展并行计算方法
被引量：
6
3
作者
金亮
李育增
+2 位作者
杨庆新
张闯
闫帅
《电工技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2022年第3期589-598,共10页
精确和快速的电磁场计算,是电工装备精细模拟和优化设计的基础。该文在高性能云平台的高速互联弹性集群上开展可扩展并行计算研究,使用OpenMpi作为消息传递库,选取的区域分解算法为对偶原始有限元撕裂内联(FETI-DP)法,通过改进主从/对...
精确和快速的电磁场计算,是电工装备精细模拟和优化设计的基础。该文在高性能云平台的高速互联弹性集群上开展可扩展并行计算研究,使用OpenMpi作为消息传递库,选取的区域分解算法为对偶原始有限元撕裂内联(FETI-DP)法,通过改进主从/对等的并行程序框架实现电导率不变时涡流场磁矢势A的并行计算,在降低编程复杂度的同时提高了并行计算效率。使用C语言编写程序,用国际TEAMProblem7基准问题验证可扩展并行计算方法。该文将主从/对等并行程序框架和对偶原始有限元撕裂内联(FETI-DP)法引入电磁计算领域,提高了并行计算效率和可扩展性,为大规模工程电磁场计算提供了一种新的实践和理论方法。
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关键词
并行计算
电磁场数值计算
有限元法
对偶原始有限元撕裂内联法
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职称材料
题名
基于deluxeFETI-DP并行算法的矩形太阳翼展开动力学高效仿真
1
作者
兰靖杰
张世雄
荣吉利
刘铖
机构
北京理工大学宇航学院
中物院高性能数值模拟软件中心
北京应用物理与计算数学研究所
出处
《宇航学报》
CSCD
北大核心
2024年第12期1897-1909,共13页
文摘
随着柔性太阳翼等可展开空间结构向轻量化和大型化方向发展,其展开过程常面临大转动和大变形等非线性动力学问题。通常采用柔性多体系统动力学方法构建高维非线性模型,以精确预测此类复杂动力学行为。然而,计算效率低下已成为限制该数值模拟方法的主要瓶颈。为解决这一问题,基于有限元撕裂与连接-对偶原始(FETI-DP)并行算法,引入deluxe缩放方法用于柔性多体系统动力学仿真。该方法通过耦合子域界面的刚度矩阵,利用矩阵组合构造加权因子,平衡材料系数差异导致的刚度矩阵量级不均,从而优化界面方程的条件数,减少迭代次数。最后,基于deluxe FETI-DP并行算法对矩形太阳翼展开动力学进行高效仿真,并与串行算法及传统FETI-DP算法进行对比研究。数值结果表明,deluxe FETI-DP算法的仿真计算效率较串行算法提高了70.98%,较传统FETI-DP算法提高了64.16%。上述并行算法研究为大型矩形太阳翼展开动力学的高效仿真提供了理论参考。
关键词
deluxe
feti-dp
并行算法
矩形太阳翼
展开动力学
Keywords
Deluxe
feti-dp
Parallel algorithm
Rectangular solar arrays
Deployment dynamics
分类号
V414 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
岩土工程亿级单元有限元模型可扩展并行计算
被引量：
8
2
作者
张友良
谭飞
张礼仁
施明明
机构
中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室
出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第11期3309-3316,共8页
基金
国家重点基础研究发展计划(973计划)(No.2014CB047100)
国家自然科学基金(No.11272330)
中科院"十二五"信息化专项(No.XXH12503-02-02-11)~~
文摘
讨论了亿万单元有限元模型的可扩展并行计算方法。从软件和硬件两个方面提出了前处理、并行计算方法、程序算法、后处理实现等核心问题的解决方案。采用网格加密方法生成一亿单元的有限元模型,利用对偶原始有限元撕裂内联法(FETI-DP)求解系统方程。基于图论理论建立了子区域间的通讯拓扑关系,实现了子区域间点对点通讯,避免速度慢、通信量大的全局通讯。在自主开发程序基础上,增加相应模块,采用面向对象编程技术和MPI消息传递库开发程序。对一个一亿多单元的工程实例运用5000核并行计算,得到了超线性加速比。计算结果在专用图形工作站上进行后处理,显示和交互操作速度良好。研究在两方面实现了突破:一是将模型规模提高到了一亿多单元;二是同时调用了5000个计算核来并行运算,并得到了很高效率。高分辨率有限元并行模拟研究成果可为岩土工程中结构特别复杂、计算区域特别大、地质情况复杂等模拟提供很好的技术方法和实现手段。
关键词
并行有限元
可扩展并行计算
岩土工程
对偶原始有限元撕裂内联法(
feti-dp
)
Keywords
parallel finite elements
scalable parallel computation
geotechnical engineering
dual-primal finite element tearing and interconnecting method（
feti-dp
）
分类号
O242.21 [理学—计算数学]
原文传递
题名
大规模工程电磁场的亿自由度可扩展并行计算方法
被引量：
6
3
作者
金亮
李育增
杨庆新
张闯
闫帅
机构
省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学)
河北省电磁场与电器可靠性重点实验室(河北工业大学)
中国科学院电工研究所
出处
《电工技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2022年第3期589-598,共10页
基金
国家自然科学基金面上项目(51977148)
国家自然科学基金重大研究计划项目(92066206)资助。
文摘
精确和快速的电磁场计算,是电工装备精细模拟和优化设计的基础。该文在高性能云平台的高速互联弹性集群上开展可扩展并行计算研究,使用OpenMpi作为消息传递库,选取的区域分解算法为对偶原始有限元撕裂内联(FETI-DP)法,通过改进主从/对等的并行程序框架实现电导率不变时涡流场磁矢势A的并行计算,在降低编程复杂度的同时提高了并行计算效率。使用C语言编写程序,用国际TEAMProblem7基准问题验证可扩展并行计算方法。该文将主从/对等并行程序框架和对偶原始有限元撕裂内联(FETI-DP)法引入电磁计算领域,提高了并行计算效率和可扩展性,为大规模工程电磁场计算提供了一种新的实践和理论方法。
关键词
并行计算
电磁场数值计算
有限元法
对偶原始有限元撕裂内联法
Keywords
Parallel computing
numerical calculation of electromagnetic fields
finite element method
dual-primal finite element tearing and interconnecting(
feti-dp
)
分类号
TM153 [电气工程—电工理论与新技术]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于deluxeFETI-DP并行算法的矩形太阳翼展开动力学高效仿真
兰靖杰
张世雄
荣吉利
刘铖
《宇航学报》
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
岩土工程亿级单元有限元模型可扩展并行计算
张友良
谭飞
张礼仁
施明明
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016
8
原文传递
3
大规模工程电磁场的亿自由度可扩展并行计算方法
金亮
李育增
杨庆新
张闯
闫帅
《电工技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2022
6
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职称材料
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