面板堆石壩并行計算方法研究.pdf

1、面板堆石壩的數(shù)值求解是一個相當(dāng)復(fù)雜的高度非線性問題。采用有限元串行算法求解時，由于要形成總體剛度矩陣，即使是采用變帶寬存儲，當(dāng)結(jié)構(gòu)的規(guī)模增大，模型網(wǎng)格數(shù)隨之大大增加，會導(dǎo)致計算機內(nèi)存容量不夠，計算耗時很長，難以滿足實際工程應(yīng)用和研究的需要。因此，面板堆石壩的三維非線性有限元分析，對并行計算提出了較高的要求。 多波前子結(jié)構(gòu)法是一種采用“分而治之”策略的方法，非常適合于并行計算。根據(jù)面板堆石壩的模型特點和計算特點，對其數(shù)值計算實現(xiàn)并

2、行化，編制了適用于機群的多波前子結(jié)構(gòu)并行計算程序，并成功地應(yīng)用于西龍池下庫瀝青混凝土面板堆石壩的有限元數(shù)值分析。針對面板堆石壩的并行計算，本文開展了以下幾個方面的工作： 1.研究了基于子結(jié)構(gòu)多波前處理技術(shù)的并行算法，將求解區(qū)域分成幾個子區(qū)域，各個處理器內(nèi)獨立對子結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜凝聚，在子結(jié)構(gòu)之間的界面公共點處進(jìn)行通信，求解完邊界方程組后，各處理器并行回代求出子結(jié)構(gòu)內(nèi)部點的位移及單元應(yīng)力。 2.針對面板堆石壩的建模特點，分析模型

3、內(nèi)在的并行性，可以將面板堆石壩各剖分?jǐn)嗝嬷g的壩體作為子結(jié)構(gòu)。根據(jù)它的計算特點，在壩體分級填筑過程中子結(jié)構(gòu)是變化的，設(shè)計了兩種并行方案，即先串行后并行算法和完全并行算法。 3.在原有的面板堆石壩三維非線性有限元靜力計算程序的基礎(chǔ)上，采用FORTRAN和MPI語言編寫了并行代碼。并在機群分布系統(tǒng)上對西龍池下庫瀝青混凝土面板堆石壩的進(jìn)行了有限元數(shù)值分析。通過對加速比和并行效率進(jìn)行分析，結(jié)果表明采用多波前子結(jié)構(gòu)并行方法求解面板堆石壩的