一种基于CPU+GPU异构并行计算的透平机械叶片静强度特性分析方法技术
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于工程设计与计算领域，具体涉及一种基于CPU+GPU异构并行计算的透平机械叶片静强度特性分析方法。
技术介绍
叶片在透平机械中承担着把热能转化为机械能的重要任务，是透平机械中最重要的零部件之一。叶片在运行中不仅承受着离心力、稳定气流力及交变应力的共同作用。随着透平功率的增大，末级叶片的离心载荷以及气流力载荷逐渐增大，叶片的工作环境趋于复杂恶劣，叶片损伤也是透平机械发生故障的主要原因，为了防止叶片在运行过程中损伤甚至破坏，在叶片设计前必需进行静强度校核。叶片的静强度校核的主要任务是分析叶片在离心力、稳定气流力下的变形和应力分布。但由于透平机械叶片的模型复杂，边界条件以及载荷施加繁琐，而且基于CPU的有限元计算在处理叶片这种网格数量较大的模型(网格数量通常超过50万)往往计算速度缓慢，明显地加大了叶片的设计周期；此外，传统的有限元软件没有一个行之有效的针对叶片的高精度且操作简便的算法和流程，对透平设计人员提出了较高的技术要求，严重影响了透平设计计算的效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于CPU+GPU异构并行计算的透平机械叶片静强度特性分析方法，该方法针对透平机械叶片静强度分析设计，方便工程设计人员操作，同时采用的CPU+GPU并行算法可以有效地提高有限元方法的计算速度，能够大幅度缩短透平机械叶片设计周期。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于CPU+GPU异构并行计算的透平机械叶片静强度特性分析方法，包括以下步骤：1)有限元模型建立：对于给定的透平机械叶片的三维模型和材料参数，在有限元网格剖分软件中建立透平机械叶片的有...
【技术保护点】
一种基于CPU+GPU异构并行计算的透平机械叶片静强度特性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：1)有限元模型建立：对于给定的透平机械叶片的三维模型和材料参数，在有限元网格剖分软件中建立透平机械叶片的有限元模型，将有限元模型的节点坐标与单元‑节点对应关系存储在文件中，将叶根或轮缘要设置约束条件的节点以及要耦合的节点分别划分为集合，将要考核变形和应力部位的节点或单元输出到文件中，将透平机械叶片稳定工作时的气动数据记录在文件中；将透平机械叶片的预应力场数据记录在文件中，将透平机械叶片的材料参数以及工况参数输出到文件中；2)计算总刚度矩阵[K]：读取步骤1)中透平机械叶片的有限元模型的节点和单元数据，先对单元进行染色，然后计算总刚度矩阵[K]的行索引和列索引向量以及在压缩存储中的索引值，再根据染色结果在CPU和GPU上同时计算所有单元刚度矩阵并组装为总刚度矩阵[K]；3)计算总载荷向量{F}：根据步骤1)中存储的透平机械叶片的材料参数和工况参数，分别计算透平机械叶片因机械旋转引起的离心载荷向量以及因气流冲击导致的气动载荷向量，并合成为总载荷向量{F}；4)边界条件处理：根据步骤1)中存储的叶根...
【技术特征摘要】
1.一种基于CPU+GPU异构并行计算的透平机械叶片静强度特性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：1)有限元模型建立：对于给定的透平机械叶片的三维模型和材料参数，在有限元网格剖分软件中建立透平机械叶片的有限元模型，将有限元模型的节点坐标与单元-节点对应关系存储在文件中，将叶根或轮缘要设置约束条件的节点以及要耦合的节点分别划分为集合，将要考核变形和应力部位的节点或单元输出到文件中，将透平机械叶片稳...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢永慧，刘天源，赵伟，张荻，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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