【摘 要】
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岩石力学离散数值方法的应用很大程度受制于其庞大的计算量,随着计算机的发展,借助高性能计算解决该问题成为可能。结合高性能计算,开发、测试、优化、应用和推广岩石力学高性能并行数值计算方法和软件,不仅是岩石力学继续向前发展的需要,也契合我国高性能计算均衡发展的战略规划。本文基于Open MP和CUDA,实现了4D-LSM的多核CPU并行、GPU并行以及CPU-GPU混合并行,从线程数量、求解问题类型、计
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岩石力学离散数值方法的应用很大程度受制于其庞大的计算量,随着计算机的发展,借助高性能计算解决该问题成为可能。结合高性能计算,开发、测试、优化、应用和推广岩石力学高性能并行数值计算方法和软件,不仅是岩石力学继续向前发展的需要,也契合我国高性能计算均衡发展的战略规划。本文基于Open MP和CUDA,实现了4D-LSM的多核CPU并行、GPU并行以及CPU-GPU混合并行,从线程数量、求解问题类型、计算规模以及硬件资源等方面对4D-LSM的并行性能做出基础性分析;研究了数字精度对4D-LSM计算结果的影响;找到了4D-LSM计算量的瓶颈因素;提出了基于4D-LSM的偏心四维模型(ECC4D)和一种利用有限元几何模型快速实现4D-LSM超大规模前处理的方法。研究表明,4D-LSM具有很高的并行度,利用高性能计算能够更好岩石工程问题;4DLSM的GPU并行必须使用双精度;极限计算规模受制于物理内存容量,按照阿里云目前的计算资源,4D-LSM的计算规模可以达到10亿颗粒;偏心四维模型(ECC4D)能够表征岩石材料的非线性特征,突破了传统晶格弹簧模型泊松比最大为0.25的限制;提出的前处理方法能够在保证可视化建模前提下很好的构建大规模4D-LSM模型,解决了模型规模受制于显存容量的问题。
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