基于PVM的网络并行有限元算法研究及其在岩土与地下工程软件中的实现

摘要

现代有限元数值计算越来越面临着计算量的挑战,网络并行有限元是今后有限元技术发展的一个重要方向.该文首先回顾了有限元并行技术发展的历程,并将网络并行计算与传统的并行机计算作了比较,指出了网络并行计算的优点:廉价、普适和高效.同时,该文还介绍了网络环境下并行程序开发平台——PVM的工作原理.其次,该文研究了适合于网络并行计算的算法,引进了一种将子结构法与预处理共轭梯度(PCG)法相结合的并行迭代算法,并用面向对象的方法在岩土与地下工程软件(GeoFBA3D)中编码实现.最后,该文通过两个算例验证了该算法的计算精度和并行效率.实践证明,并行子结构迭代法是适合于网络并行计算环境的一种高效的算法.

目录

摘要

第一章绪论

1.1论文研究的意义

1.2并行计算的基本知识

1.2.1并行体系结构

1.2.2并行模式

1.2.3有关并行执行的基本概念

1.3有限元并行计算技术的发展及最新的研究成果

1.3.1硬件平台的发展

1.3.2并行算法的的发展

1.3.3面向对象有限元技术的发展

1.4本文研究目标及内容

第二章网络并行开发平台-PVM的工作原理

2.1 PVM简介

2.2 PVM3.4.3 For WIN32的安装与使用

2.3 PVM的网络并行程序编制方法

第三章面向对象的三维有限元并行算法的设计与实现

3.1引言

3.2子结构法的原理

3.3预处理共轭梯度法的基本算法

3.4并行子结构预处理共轭梯度法

3.5面向对象的有限元程序设计

3.6并行算法的实现

3.7进程之间通讯机制的设计

3.7.1主进程与从进程之间的通讯

3.7.2从进程与从进程之间的通讯

第四章算例和并行效率分析

4.1并行效率的描述指标

4.2并行计算的环境

4.3算例

4.3.1算例1：迭代精度的验证

4.3.2算例2：并行计算性能分析

第五章结论和展望

5.1本文的主要工作

5.2结论

5.3展望

参考文献

致谢

附录

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