区域分解并行有限元计算方法研究

按照区域分解算法"分而治之"的思想,研究了在普通PC机群上实现大规模并行有限元计算的方法.针对PC机群的特点,有限元计算数据采用分布式存储策略,方程组的求解采用并行预处理共轭梯度算法.采用C 语言及MPI消息传递接口开发了基于PC机群的并行有限元计算程序,利用6台计算机对247 871个单元的有限元模型进行了并行求解,并行加速比达到5.26.验证了程序的可靠性和高效性.     

面向对象的MPI网络并行有限元程序开发

以区域分解算法为基础,按照面向对象的程序设计方法,采用C 语言开发了PC机群环境下MPI网络并行有限元计算程序.     

模拟退火与蚁群混合并行算法解旅行商问题

求解TSP问题的智能优化算法主要包括蚁群算法和模拟退火算法等,这些算法求解TSP问题的速度比传统的精确求解算法有很大改进,但在问题的求解空间逐渐增加时,串行执行速度往往还是无法满足人们的需求.针对此问题,研究了蚁群算法、模拟退火算法以及两者的混合算法的并行实现方法,建立了PC机群实验平台,基于MPI环境对蚁群算法、模拟退火算法以及混合算法的并行算法进行了测试.根据理论研究和实际测试的结果,比较了并行算法和传统串行算法的性能差异,总结了利用PC机群系统求解旅行商问题的并行求解的可行性,得出了关于并行效率等方面的一些有意义的结论.     

数据挖掘网格中决策树并行算法设计及性能分析

提出了C4.5决策树算法的一种并行算法,使传统的串行分类算法能在多台PC机和服务器组成的数据挖掘网格上并行数据挖掘. 采用数据纵横剖分,结合递归过程的并行化,实现了可扩展的高性能并行计算,解决了处理海量数据时没有较好并行分类算法的问题. 并给出了指导该并行算法高效计算的方法. 数据运行试验和算法分析表明,该并行算法的性能受多个因素影响,并具有高效的并行效率计算加速比.     

数据挖掘网格中决策树并行算法设计及性能分析

提出了C4.5决策树算法的一种并行算法,使传统的串行分类算法能在多台PC机和服务器组成的数据挖掘网格上并行数据挖掘. 采用数据纵横剖分,结合递归过程的并行化,实现了可扩展的高性能并行计算,解决了处理海量数据时没有较好并行分类算法的问题. 并给出了指导该并行算法高效计算的方法. 数据运行试验和算法分析表明,该并行算法的性能受多个因素影响,并具有高效的并行效率计算加速比.     

电磁场问题的并行处理

主要介绍了二维电磁场数值计算软件在并行Transputer系统上的实现。介绍了作者采用Transputer加速板和PC机构成的并行处理系统对电磁场问题求解进行并行化的尝试,并取得相对PC286加速几十倍的初步成果。文中针对采用有限元法求解电磁场问题的特点,着重讨论了大型线性带状对称方程组的并行求解。文中给出了并行高斯消去法在不同数目 (1、、2 、4 个) Transputer所构成的并行系统上求解时间的对比及分析,所获加速比接近于线性增长。最后,介绍了Transputer的应用前景及在电磁场问题求解上的展望。     

基于OpenMP的并行粒子群优化算法研究

针对现有粒子群优化算法多采用串行方式执行且运行效率较低的问题,提出一种基于Open MP技术的并行粒子群优化算法.该算法以多核硬件平台为基础,利用粒子群算法搜索速度快,易于并行等特点,引入Open MP技术,通过将该并行算法应用于布局问题求解并与串行算法相比较,测试结果表明,该并行算法与串行算法结果一致,能够充分利用多核CPU的计算资源,运行效率得到明显提高.     

一种求解Job Shop调度问题的混合粒子群优化算法

目的 解决单一粒子群算法求解Job Shop调度问题存在的不足,提高这类问题的求解质量.方法 采用粒子群算法进行全局搜索,将禁忌搜索算法用于并行局部搜索,禁忌搜索在找到改进解的邻域时采用动态记忆的方式.结果 在较短时间内,找到了LA21,LA24等典型benchmarks问题的最优解.十次求解的平均值的平均相对误差百分比比并行遗传算法和禁忌搜索算法分别小了2.94%和0.56%.结论 提出一种混合粒子群算法,增强了粒子群算法的局部搜索能力,说明该混合粒子群优化算法是有效的.     

地下洞室开挖的并行计算

介绍了有限元分析的力学理论,提出开挖释放荷载的计算方法和模拟思路。基于Krylov子空间迭代法和预条件技术,采用基于区域分解思想的粗粒度并行策略开发了地下洞室群开挖模拟的并行有限元程序。最后,用算例说明并行计算的高效性。     

并行模拟退火算法在拱坝体形优化中的应用

介绍了近年发展起来的模拟退火算法,探讨了模拟退火算法的并行化。在4台PC机搭建的并行环境下,用一个简单的数值计算例子对并行模拟退火算法进行TN试,测试结果表明并行计算明显提高了模拟退火算法的运算速度。最后,把并行模拟退火算法应用于拱坝的体形优化。     

微机网络并行环境下重新开始块Davidson 方法的并行计算

给出了基于微机网络并行计算环境的求解大型稀疏矩阵部分极端特征值问题AX=λX的重新开始块Davidson方法，各结点机利用矩阵A和相应的投影子空间的部分正交基进行运算，若扩充子空间V的基超过m时，则以最新的Ritz向量构成V，重新开始迭代。在Windows 2000环境下安装MPI，构成分布式微机网络并行计算环境，在该并行环境下的数值试验表明所给算法非常有效。     

基于PC集群并行CFD算法实现

计算机与数值计算技术的迅猛发展催生了计算流体力学这门交叉学科．单机性能的提高使得计算流体力学得到迅速推广，成为一般工业过程基本设计分析工具．然而对于流动机理的细节研究以及工业应用大规模设计计算问题，PC机几乎无能为力．因此，尝试进行并行计算具有重要意义．提出了一套基于PC集群和消息传递界面的并行CFD算法，用高性能PC机组建计算网络来提供大型计算能力；搭建了一套双节点的集群系统，并设计了SPMD并行CFD计算程序，同时实现了计算域自动分解及子区的重新编号，结果重构和输出．对典型的后台阶流动进行计算以此来验证算法的正确性，计算结果表明：结果与顶级商业软件Fluent串行计算结果吻合较好．对不同长宽比和网格数目的后台阶流动进行了并行计算，计算结果显示该算法具有较高的并行效率．     

使用VB6.0和VC 6.0混合编程实现PC机串并行通信的方法

介绍了在PC机上使用VB6.0、VC 6.0编写动态连接库文件(DLL)从而实现PC机串、并口通信的方法,并给出了相应程序。     

自然单元法在水工结构数值分析中的应用

自然单元法既具有无网格方法和经典有限元方法的优点又克服了两者的一些缺点,为水工结构分析开拓了新途径.编制了弹性自然单元法C++程序SGNEM1.0,利用其对几个水工结构物进行分析,通过和有限元分析结果进行比较分析,结果表明自然单元法在水工结构数值分析上的应用是可行的.     

基于多重网格法的三维有限元程序设计

为了提高普通有限元方法在解决大型工程计算问题时的收敛性和准确性.文中在普通有限元方法的网格信息预处理过程和迭代求解过程中加入了多重网格方法的迭代方法和校正技术,使其与有限元方法有机地结合在一起,成功地构造了一种多重网格有限元法,并用FORTRAN95语言编写了面向对象的源代码SAFEM.数值验证表明,此方法收敛稳定、快速,且具有很高的精度,在加密网格与ABAQUS网格同样的条件下,能使其数值解与理论解的相对误差在1%之内,比ABAQUS解的相对误差稍低,而计算时间远远短于ABAQUS的求解时间,显示出极大的工程实用价值.     

面向服务的有限元并行计算网格系统设计

为了提高有限元法计算的速度和共享网络资源,结合目前主流的网格系统体系结构和有限元并行求解算法,提出了面向服务的有限元并行计算网格系统的总体框架,讨论了有限元并行计算基本理论和基于Web Services技术的计算网格系统设计方法．     

预应力混凝土桥梁模态参数识别方法

目的为探讨基于环境激励下功率谱峰值法对于混凝土桥梁模态参数识别的可行性和方法的有效性．方法对某一预应力混凝土连续梁桥进行了数值仿真分析．借助通用有限元分析软件建立了桥梁的三维实体模型,对模型进行有限元模态分析和时程分析,并借助随机行车荷载模拟环境激励,利用加速度信号、考虑外界白噪声的影响,在仅有输出响应信号的情况下利用功率谱峰值法识别预应力混凝土桥梁的模态参数．结果通过数值仿真分析,得到了结构前六阶模态参数,与有限元模态分析得到的理论模态参数相比较,二者误差平均在5％以内,吻合较好．结论研究表明功率谱峰值法适合于环境激励下桥梁结构的监测、诊断,具有重要的实际工程应用价值．     

三维无网格法与有限元法工程应用对比分析探讨

无网格伽辽金法基于移动最小二乘法的基础上,建立全计算域的高阶连续可导的插值函数,并只利用节点信息来建立离散模型的平衡方程。非线性有限单元法是在离散单元的基础上,构造连续可导的插值函数,进而建立平衡方程。本文应用无网格伽辽金法和非线性有限单元法及其相关理论编制三维计算程序,通过对工程算例的分析表明:无网格伽辽金法的计算精度高于有限单元法,应用于工程实例分析是有效可行的,已经成为有限单元法的有力补充。