光滑粒子动力学(SPH)方法是一种应用范围广泛的无网格算法,但其存在计算速度慢、内存占用高的缺点,采用并行计算技术是提高SPH计算速度和计算规模的有效途径.中国空气动力研究与发展中心超高速碰撞研究中心以实现高效SPH并行计算为目标,开展了基于动态区域分解的SPH并行计算方法研究和PTS(Parallel Toolkit of SPH)冲击动力学软件开发.本文介绍了SPH方法计算格式、动态负载平衡处理流程、并行程序逻辑和邻域粒子搜索方法,以及PTS软件前后处理、物态方程等关键模块的特点、计算精度和并行效率等.PTS软件采用模块式设计，由前处理模块、状态方程模块、材料本构模块、求解器模块和后处理接口模块组成。仿真结果表明,PTS软件及并行算法能够适应大范围动态变化问题,计算过程中能够保持负载平衡.在粒子数为800万的并行仿真中,当处理器数目为16时,并行加速效率为0.54,当处理器数目为96时,并行加速效率为0.34,具有较好的线性加速特性.本文给出了PTS软件在超高速碰撞研究领域的若干应用实例,其计算精度和计算规模满足需求,在超高速碰撞基础研究和工程应用领域都具有较高的实用性.
展开▼
