有限元并行计算的预处理

首先指出了有限元并行计算预处理的重要性和影响有限元并行计算效率的关键因素，然后介绍了两类有限元并行计算的任务划分方法，并在此基础上提出了一种改进的划分方法，经过验证这种方法是有效的。最后基于网络机群并行环境和消息传递编程模式，给出了一种能够降低通信成本的消息传递次序调整方法，并对调整前后的通信成本进行了比较。     

蜗壳内紊流流场的有限元法计算

用有限元法计算径流式叶轮机械蜗壳的紊流时均流场.有关紊流模型采用K-ε两方程模型,用关于压力p的罚函数方法求解.所得结果可供分析蜗壳流场用.文中方法也可用于计算其他形状的二维通道流动.     

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.      

一种有限元并行计算前处理方法

本文研究一种有限元并行计算前处理方法,只需将各子结构的超单元信息发送给各处理机,就可并行自动剖分各子结构和并行优化各子结构单元编号,以达到极小最大波宽和波宽的均主根,算例表明,该方法可大大减少有限元并行计算前处理时间。     

定常流下动脉狭窄局部流场的有限元分析

本文利用有限元数值模拟对定常流下动脉狭窄的局部流场进行了系统研究。在数值模拟中求解非线性轴对称Navier-Stokes方程,并对不同狭窄率、不同雷诺数、不同狭窄形状下的流场速度分布、压力降分布和壁面剪应力分布进行了全面细致的分析和讨论。     

应用有限元法计算离心式叶轮内部流场

运用张量分析,采用半测地坐标系,导入了具有不变形式的流函数,推志了离心式叶轮内部准三元流动任意流面上函数所应满足的偏微分方程和定解条件,并运用伽辽金方法建立了相应的有限元方程。对离心式叶轮回转面上流动进行了计算,数值计算结果正确地揭示了离心式叶轮内部的流动规律。     

流体-结构耦合问题的有限元并行计算研究

流体-结构耦合问题广泛存在于各种工程领域,本文采用ALE显式有限元法求解该类问题,并对该方法的并行性进行讨论。同时根据流体-结构耦合问题与ALE显式有限元的计算特点,在坐标递归分区方法的基础上设计并程序实现了基于流体-结构耦合均衡的分区算法。通过与坐标递归分区方法的计算结果相比较,对于流体-结构耦合问题的求解,耦合均衡并行分区方法具有更好的加速比和并行效率。     

有限元分析的并行计算方法

文章介绍有限元方法的并行化研究是今后计算力学发展的重要趋势之一，分析了国内外有限元并行计算方法的研究现状与发展，并对国内在这一新兴领域研究工作的开展从技术和管理两方面提出了一些有益的建议。     

随机有限元分析的区域分解二级预处理子并行求解算法

针对谱随机有限元分析,采取区域分解来设计一个适用于大规模方程系统的线性求解器。为迭代求解大规模线性方程组,采用二级预处理子,通过对一级诺伊曼-诺伊曼(Neumann-Neumann)预处理子增加一个粗网格,构造二级预处理子;算法实现涉及求解每个子区域的局部问题和在所有子区域中传播信息的粗问题;在分布式消息传递接口(MPI)环境下实现并行计算,将本文提出的二级Neumann-Neumann预处理子算法与传统的一级预处理子算法的并行性能进行比较。计算结果表明,本文提出的二级Neumann-Neumann预处理子算法(PCG-NNC)比传统的一级预处理子算法(PCG-NN)的计算时间明显减少,效率提高,算例方案2中8处理器时PCG-NNC算法时间为777.39s,效率为72.6%,而PCG-NN算法时间为1169.00s,效率为63.4%。PCG-NNC显示出更好的性能,优于传统的一级预处理子算法,可有效地进行随机有限元分析。     

三维势流场的比例边界有限元求解方法

比例边界有限元法(SBFEM)是线性偏微分方程的一种新的数值求解方法。该方法只对计算域边界利用Galerkin方法进行数值离散,相对于有限元方法(FEM)减少了一个空间坐标的维数,而在减少的空间坐标方向利用解析方法进行求解;相对于边界元法(BEM),比例边界有限元方法不需要基本解,避免了奇异积分的计算,所以它结合了有限元和边界元方法的优点。本文建立了利用比例边界有限元法求解三维Laplace方程的数值模型并用于计算三维物体周围的水流场,将计算结果与解析解和边界元方法进行了对比,结果表明此方法可以很好地模拟水流场,且具有较高的计算精度。     

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.     

透平叶栅跨音速流动计算中的新型有限元法

将Ｔａｙｌｏｒ－Ｇａｌｅｒｋｉｎ有限元法和多级有限元的思想结合起来，构成了在收敛速度和稳定性两方面均较好的新型有限元算法：多级广义有限元。利用这一方法，分别基于Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程和Ｅｕｌｅｒ方程，研究了透平跨音速叶栅无粘流动和粘性流动，并将计算结果与实验结果作了比较。计算结果表明，本方法是透平机械内部跨音速流动计算的强有力的手段。     

应用流体双折射方法计算二维二尖瓣模型的流场

本文运用流体双折射的实验数据与数值差分计算的杂交法对模拟二尖瓣模型的二维稳态流场进行定量计算,得到流场的流函数、速度等流场参量。     

Finite Element Analysis of Two- and Three-dimensional Flows Around Box-type Bridge Sections

Multilayer seepage model is proposed instead of three dimensional model. Optimum theory based on multilayer finite element formulation is applied to planning the efficient flow rate and pumping well layout. The Sakawa-Shindo method is used for the optimum control calculation. As a numerical example, calculations are carried out to determine an optimum pumping flow for use where a cut-off wall and pumping wells are combined.     

陷落腔的流场数值计算研究

本文对有限分析解法的近似计算方法及其对计算精度的影响进行了数值计算和分析讨论；然后采用有限分析解法，对前、后壁壁缘高度不同的三种腔内流场运动发展过程及腔口剪切层运动情况作了数值计算，得到的腔口剪切层上腔口随边相互作用情况与对应腔的流场显示实验结果进行了比较，两者一致，计算结果表明，采用本文发展的近似方法计算可靠，可以较大地提高计算效率。     

高速列车紊态外流场的数值模拟研究

高速列车是近地运行的细长、庞大物体,它的空气绕流问题有其特殊性,本文以不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程和k-ε两方程紊流模型为基础,采用有限元方法求解了高速列车三维紊态外流场,针对有限元法应用于流场计算时常出现的问题,采用分离式解法,非对称矩阵一维变带宽压缩存储及带宽极小化等方法,最大限度地降低计算存储量;并采用罚函数法,集中质量矩阵,缩减积分法,带参数迭代法以及 引入松弛因子等技术,提出了一套用有限元法计算非线性问题的求解方法,提高了收敛速度的计算严谨,计算方法和计算结果对列车空气动力学的深入研究有一定的帮助。     

在线铁谱仪电磁装置磁场的有限元分析

针对在线铁谱仪中的一种新型的直流电磁装置,通过有限元分析揭示了其工作气隙中的磁场分布规律,采用正交设计方法确定了夹角方案条件下的最佳工作气隙尺寸,比较了磁场在夹角方案和倾角方案条件下的分布情况.结果表明,该装置在夹角方案条件下可以在油样流动方向上形成由弱到强的磁场分布,但效果不如倾角方案好.     

一种考虑剪切变形的平行四边形厚/薄板通用单元

根据Timoshenko二广义位移梁理论，构造了深梁位移场的插值函数。利用斜坐标系与直角坐标系的变换关系、有限条带思想和深梁位移插值函数，构造了一种考虑剪切变形的平行四边形厚／薄板弯曲通用单元的位移(曲率、剪应变、转角、横向位移)插值函数，导出了刚度矩阵和非结点荷载等效力。并对简支阍支方板、Razzaque斜板、四边简支斜交板弯曲进行了数值计算。算例表明此单元有较好的精度，对于薄板不出现剪切闭锁，可适应于目前桥梁建设中大量采用的斜交板桥结构分析。