膛口反应流并行数值模拟

采用轴对称多组分N-S方程对含有高速运动弹丸的膛口反应流进行了数值模拟.控制方程采用时间分裂方法并在大型计算机上采用MPI方法进行多核并行求解,其中对流项采用二阶AUSM+格式和MUSCL插值方法进行处理,燃气采用氢气-空气混合气,反应机理为9组分19步基元反应.对于弹丸引起的网格运动,采用嵌套网格法处理.并行验证算例与串行计算结果一致,采用20个CPU计算时效率为64％.根据数值结果详细讨论了发射过程中的气体动力学和化学动力学过程,并且通过对两种条件下的计算结果比较分析了化学反应对膛口流场发展的影响.结果表明,上述算法能够较为正确地模拟弹丸和化学反应对膛口流场的影响,并大大提高了计算速度.     

大型结构特征值问题的Lanczos子结构并行算法

本文利用子结构和Lanczos方法,提出了大型结构固有频率与模态的并行解法。该方法在Lanczos方法的求解过程中,仅利用子结构刚度阵和质量阵并行进行凝聚,进而求得新的迭代矢量,最终求得三对角阵对应的特征值和特征向量。该算法在西安交通大学ELXSI-6400并行计算机上程序实现,计算结果表明能有效地节省计算时间和计算机的内存,为一种有效的大型工程结构动力问题的求解方法。     

CE/SE方法在多管爆轰流场并行计算中的应用

应用改进的CE/SE方法和并行分区技术,针对二维非结构网格,发展了一套求解化学反应流场的并行程序。采用带扩张-收敛喷管的多管脉冲爆轰发动机模型,把计算域分成若干子域进行并行求解。采用H2和O2的8组分34基元化学反应模型,对恰当化学当量比混合的氢气和氧气在单爆轰管内的起爆和向多管传播的过程进行了数值模拟。计算结果表明:CE/SE方法能很好地捕捉爆轰流场的精细结构,结果与相关文献符合良好;单管产生的爆轰波对旁通爆轰管的流场结构有很大的影响,能引爆其中的可燃气体。     

并行冲击/侵彻有限元数值模拟技术

探讨了冲击/侵彻问题涉及到的非线性材料模型、接触搜索算法、接触力计算公式、破坏模式等理论和算法,介绍了基于集群并行计算机的有限元法并行化基本思路和方法。应用实例表明本文中提出的有限元计算格式和并行化方法能够有效求解冲击/侵彻问题。     

预处理方法在低速弹箭流场计算中的应用

基于Weiss-Smith预处理矩阵和全局截断预处理参数,采用有限体积方法对雷诺平均Navier-Stokes方程进行离散。对流项离散采用二阶线性重构和AUSM ＋-up格式,时间推进方法采用多重网格下的LU-SGS方法。结合M PI消息传递方法,建立了一套计算低速流动的并行数值方法。计算了低速椭球体的流场和气动力,压力系数和切应力系数计算结果与文献实验结果对比吻合度较好。生成了末敏弹的流场计算网格,对绕末敏弹流场进行了数值模拟。对多重网格下多进程的加速比和并行效率进行了测试,显示了程序良好的并行效率。计算的气动力结果与实验结果吻合。综合结果表明：本文的数值方法能够用于低速弹箭流场和气动力计算,为新型弹箭的设计和定型提供保证。     

线化欧拉方程的高阶间断有限元数值解法研究

采用高阶间断有限元法于非结构网格上针对复杂外形数值求解声学控制方程------线化欧拉方程. 背景流场采用有限体积法于结构网格求得, 一种高精度数据传递方法将基于有限体积法的背景流场数据传递到声场计算所采用的较为稀疏的非结构网格上, 保证了背景流场信息的完整和精确. 为提高计算效率, 采用了一种更为直接的Quadrature-FreeImplementation技术以及网格分区并行技术. 数值结果表明采用高阶的情况下即使在稀疏的网格上也可以捕捉到细微的声场结构.      

A HIERARCHICAL PARALLEL COMPUTING APPROACH FOR STRUCTURAL STATIC FINITE ELEMENT ANALYSIS

根据分布式存储并行计算机的体系结构特点,提出了一种结构静力有限元分层并行计算方法. 该方法在两级分区两次缩聚策略的基础上不仅实现了大量数据的分布式存储,提高了数据的内存访问速率;而且实现了计算过程的三层并行,有效提高了通信效率;此外,它还进一步降低了界面方程的规模,大幅度减少了界面方程的求解时间. 因此,它能够充分利用分布式存储并行计算机的体系结构特点提升大规模并行计算效率. 最后通过典型数值算例验证了该方法的正确性和有效性.     

一种易于并行求解Euler方程组的分区技术

在具有复杂边界的计算区域内，求解偏微分方程组时，经常需要分区和并行计算，分区方法直接关系到数值计算的并行化程度，本文在应用时间算子分裂方法求解Euler方程组的过程中，提出了一种非常容易实现并行化计算的分区技术。     

结构静力有限元分层并行计算方法

根据分布式存储并行计算机的体系结构特点,提出了一种结构静力有限元分层并行计算方法. 该方法在两级分区两次缩聚策略的基础上不仅实现了大量数据的分布式存储,提高了数据的内存访问速率;而且实现了计算过程的三层并行,有效提高了通信效率;此外,它还进一步降低了界面方程的规模,大幅度减少了界面方程的求解时间. 因此,它能够充分利用分布式存储并行计算机的体系结构特点提升大规模并行计算效率. 最后通过典型数值算例验证了该方法的正确性和有效性.      

随机有限元分析的二级区域分解并行求解算法

采用蒙特卡罗模拟(MCS)和加权积分法对二维问题进行随机有限元分析。尽管MCS方法对任何有确定解的问题都具有求解精度高的优点,但由于求解所需的计算量巨大使其应用受到限制。利用并行求解技术可有效地处理这种密集型计算问题。基于有限元分裂对接法(FETI)的并行特性并利用预处理共轭梯度法(PCG)的求解高效性,结合整体子区域实现(GSI-PCG)和FETI法,提出二级求解算法,并在工作站机群上实现了数值算例。算例计算结果表明本文GSI(PCG)-FETI算法具有较高的并行加速比和并行效率,具有良好的性能,可有效地进行二维问题的随机有限元分析。     

Parallel computational algorithm of substructure method of large-scale structure analysis

In this paper,according to the parallel environment of ELXSI computer,a parallelsolving process of substructure method in static and dynamic analyses of large-scale andcomplex structure has been put forward,and the corresponding parallel computationalprogram has been developed.     

一种大型结构特征值问题的并行解法

本文提出了一种求解大型结构固有频率与模态的并行解法。该方法在子空间迭代过程中,利用子结构刚度阵和质量阵并行进行凝聚,求得下一次的迭代基矢量,直到收敛。该算法在西安交通大学ELXS1-6400并行机上程序实现,计算结果表明能大幅度节省计算时间,同时也有效地节省了内存。     

A finite element parallel algorithm of the parametric variational principle for elastic contact problems

Basetl on the finite element solution of the parametric varialional principle of elastic con/del problem, a corresponding parallel algorithm has been created bv utilizing the specialities of parallel computer and the architecture of concurrent processing in this paper. In this algorithm. the parallelisms have heen realized in the processes of creation and assembly of stiffness matrix, of the static condensation, of the solution of stresses and in many other aspects. The programme of this algorithm has been realized on ELXSI-6400 parallel computer of Xi'an Jiaotong University. The results of computation show that the computational time can be saved efficiently and it is an effective parallel algorithm for the analyses of contact problems.     

一种基于P-S-N的可靠性高精确度数值求解方法

根据应力-强度干涉分布理论和可靠性设计方法,建立基于P-S-N(可靠性-应力-寿命)的可靠度计算数学模型,并利用概率分布密度曲线干涉区间积分、复合梯形法则和辛普生法则来实现可靠度的高精确度数值化求解,通过编写计算机程序算法得以实现。算例表明,与传统的可靠性计算方法相比,系统可靠性的计算精确度得到显著提高,研究成果具有工程应用背景。     

大型结构有限元并行分析程序——PARNFAP

本文介绍了作者在西安交通大学ELXSI-6400并行机调试的大型结构有限元分析程序—PARNFAP。该程序利用子结构方法实现有限元计算的并行化,计算结果表明其具有良好的并行性能。     

Experimental observation of stress waves propagating in laminated composites

The theoretical research on stress waves propagating in laminated composites has been reported by many authors. However, there has been little work on experimental studies of stress waves in those materials. This paper presents an experimental investigation on stress waves propagating parallel to the layers of a laminated composite. A sandwich laminated composite consisting of two aluminum facings and an epoxy core is used as a specimen. The stress wave in the specimen is observed by use of high-speed holographic interferometry with a pulsed laser. In order to obtain the relative fringe orders, the interference fringe pattern in the reconstructed image is treated as an image-processing system with a personal computer. For the calculation of the in-plane displacement, an approximate relative-fringe-order method is used. The in-plane displacements obtained at some sampling points on the surface are smoothed by using a spline function. Distributions of the in-plane displacement and the shear stress are then obtained quantitatively over the whole analyzed field.     

有限元子结构并行算法的效能分析

引入了有限元子结构的并行算法,该方法通过划分子结构,由多个CPU并行进行静凝聚,然后求解界面位移,最后返回各小结构并行求解内点位移和应力.该方法在ELXSI 6 400并行机上程序实现,表明能大幅度节省机时.本文同时也对该方法的效能进行了分析.     

On the stability of distorted laminar flow(III)—The nonlinear stability analysis of distorted parallel shear flow

Based on the hydrodynamic stability theory of distorted laminar flow and the kind of distortion profiles on the mean velocity in parallel shear flow given in paper [1], this paper investigates the nonlinear stability behaviour of parallel shear flow, carries on stability calculation taking account of the perturbations of background turbulence noise under certain assumption, and obtains some results in accordance qualitatively with those of experiment for plane Poiseuille flow and pipe Poiseuille flow.The author thanks Prof. Zhou Heng sincerely for his kind offer of his computer program of the artificial neutrality method on the stability in subcritical range of plane Poiseuille flow.     

An iterative parallel algorithm of finite element method

In this paper, a parallel algorithm with iterative form for solving finite element equation is presented. Based on the iterative solution of linear algebra equations, the parallel computational steps are introduced in this method. Also by using the weighted residual method and choosing the appropriate weighting functions, the finite element basic form of parallel algorithm is deduced. The program of this algorithm has been realized on the ELXSI-6400 parallel computer of Xi'an Jiaotong University. The computational results show the operational speed will be raised and the CPU time will be cut down effectively. So this method is one kind of effective parallel algorithm for solving the finite element equations of large-scale structures.     

二维双曲型方程初边值问题的块三对角并行求解算法

讨论用块三对角线性方程组的可扩展并行算法,求解带Dirichlet边界条件的一阶二维双曲型方程初边值问题。用本文方法在上海大学超级计算机"自强3000"上进行数值实验,实验结果与理论分析一致。在保证精度的前提下,得到线性加速比,并行效率达到90%以上。