一种自动分区映射的异构并行双向插值方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种自动分区映射的异构并行双向插值方法和装置。方法包括：根据输入的流体场、固体场，两个物理场的几何形态和位置信息，对所述两个物理场进行分区，其中两个物理场的各分区一一对应；将各分区的数据分别发送至指定的分布式并行设备上；其中在每个并行设备上，采用径向基函数方法，实现将对应分区的流体载荷插值到固体模型上，将固体变形数据插值到流体模型上；从各分布式并行设备上收集插值计算结果数据，并采用光顺化处理。本发明专利技术实施例能够大幅提升径向基函数插值的计算效率。算效率。算效率。

【技术实现步骤摘要】
一种自动分区映射的异构并行双向插值方法和装置


[0001]本专利技术涉及计算仿真
，尤其涉及一种自动分区映射的异构并行双向插值方法和装置。

技术介绍

[0002]现代工程系高度精细化、复杂化的系统工程，涉及大量学科的综合设计仿真迭代，单一学科设计仿真逐渐不足以满足工程需要。整个体系发展趋势由单一学科向多学科联合设计仿真方向发展。由于物理问题的特点，不同学科仿真软件有各自的物理变量、数据定义、数据结构、网格形式等。串联、互通不同仿真软件的数据方法对于多学科设计仿真而言尤为重要。
[0003]一般地，跨学科间的数据传递只涉及从一个物理场传递至另一物理场，比如流体的温度场传递到固体模型上用于计算热载荷，这种情况下，数据传递实则为被插值场从连续的数值场中获取对应数据，即连续型插值。
[0004]针对流体和固体力学耦合的流固耦合问题，首先需要将流体载荷插值到固体模型上，此时为了保证做功一致，不能简单地直接将流体场数据用于固体场(固体场也称结构场)，而是需要考虑能量守恒，对流体载荷进行合理分载，即守恒型插值；另外由于固体受到流体载荷作用后会发生变形，进而影响流体场载荷分布，因此需要将固体变形数据插值回流体场进行迭代计算，即双向插值。
[0005]目前，针对多物理场耦合插值方法有大量算法，例如包括经典梁插值、薄板插值、形函数、径向基函数等。其中径向基函数方法由于数值精度高、不依赖网格拓扑、空间普适性强等特点在插值算法领域得到大量应用。然而径向基函数方法存在的最大问题在于计算量大，当模型规模较大时计算效率较低。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种自动分区映射的异构并行双向插值方法和装置，用提升径向基函数插值的计算效率。技术方案如下：
[0007]第一方面，本专利技术的实施例提供一种自动分区映射的异构并行双向插值方法，包括：
[0008]根据输入的流体场、固体场，两个物理场的几何形态和位置信息，对所述两个物理场进行分区，其中所述两个物理场的各分区一一对应；
[0009]将各分区的数据分别发送至指定的分布式并行设备上；其中在每个并行设备上，采用径向基函数方法，实现将对应分区的流体载荷插值到固体模型上，将固体变形数据插值到流体模型上；
[0010]从各分布式并行设备上收集插值计算结果数据，并采用光顺化处理。
[0011]可选地，所述根据输入的流体场、固体场，两个物理场的几何形态和位置信息，对所述两个物理场进行分区，包括：
[0012]根据各物理场的几何形态和位置信息，确定长方体的范围边界；
[0013]根据几何特征形态，确定几何特征点；
[0014]根据所述几何特征点调整所述长方体的范围边界，使所述长方体的范围边界的边界轮廓与几何形态自洽；
[0015]根据几何边界点和所述几何特征点确定区域分块；
[0016]采用八叉树方法对所确定的区域分块进行递归划分，得到多个分区；
[0017]判断各分区中流体场节点总数或固体场节点总数是否小于预设阈值；
[0018]如果小于所述预设阈值，确定完成区域划分；
[0019]如果不小于所述预设阈值，则返回执行步骤采用八叉树方法对所确定的区域分块进行递归划分，得到多个分区，直至得到的分区中流体场节点总数或固体场节点总数小于预设阈值。
[0020]可选地，所述在每个并行设备上，采用径向基函数方法，实现将对应分区的流体载荷插值到固体模型上，将固体变形数据插值到流体模型上，包括：
[0021]按照径向基函数方法组集流体场径向基函数矩阵；
[0022]按照径向基函数方法组集固体场径向基函数矩阵；
[0023]对所述固体场径向基函数矩阵求逆；
[0024]将流体载荷插值到固体模型；
[0025]将固体变形数据插值到流体模型。
[0026]可选地，所述按照径向基函数方法组集流体场径向基函数矩阵包括：采用守恒型径向基函数方法组集流体场径向基函数矩阵；
[0027]所述按照径向基函数方法组集固体场径向基函数矩阵包括：采用连续型径向基函数方法组集固体场径向基函数矩阵。
[0028]可选地，所述并行设备为GPU，在每个并行设备上：
[0029]由GPU使用径向基函数矩阵组集函数用于流体场径向基函数矩阵和固体场径向基函数矩阵的矩阵组集；
[0030]由GPU完成固体径向基函数矩阵的求逆；
[0031]由GPU利用矩阵相乘算法实现双向插值。
[0032]第二方面，本专利技术的实施例提供一种自动分区映射的异构并行双向插值装置，包括：
[0033]分区模块，用于根据输入的流体场、固体场，两个物理场的几何形态和位置信息，对所述两个物理场进行分区，其中所述两个物理场的各分区一一对应；
[0034]发送模块，用于将各分区的数据分别发送至指定的分布式并行设备上；其中在每个并行设备上，采用径向基函数方法，实现将对应分区的流体载荷插值到固体模型上，将固体变形数据插值到流体模型上；
[0035]处理模块，用于从各分布式并行设备上收集插值计算结果数据，并采用光顺化处理。
[0036]可选地，所述分区模块包括：
[0037]第一确定子模块，用于根据各物理场的几何形态和位置信息，确定长方体的范围边界；
[0038]第二确定子模块，用于根据几何特征形态，确定几何特征点；
[0039]调整子模块，用于根据所述几何特征点调整所述长方体的范围边界，使所述长方体的范围边界的边界轮廓与几何形态自洽；
[0040]第一划分子模块，用于根据几何边界点和所述几何特征点确定区域分块；
[0041]第二划分子模块，用于采用八叉树方法对所确定的区域分块进行递归划分，得到多个分区；
[0042]判断子模块，用于判断各分区中流体场节点总数或固体场节点总数是否小于预设阈值；
[0043]第三确定子模块，用于在所述判断子模块判断各分区中流体场节点总数或固体场节点总数小于预设阈值时，确定完成区域划分；
[0044]所述第二划分子模块还用于，在所述判断子模块判断各分区中流体场节点总数或固体场节点总数不小于预设阈值时，继续执行所述采用八叉树方法对所确定的区域分块进行递归划分，得到多个分区的步骤。
[0045]第三方面，本专利技术的实施例提供一种自动分区映射的异构并行双向插值装置，包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；其中所述处理器包括CPU和GPU；
[0046]其中所述CPU执行所述程序时实现以下步骤：
[0047]根据输入的流体场、固体场，两个物理场的几何形态和位置信息，对所述两个物理场进行分区，其中所述两个物理场的各分区一一对应；
[0048]将各分区的数据分别发送至指定的GPU上；其中在每个GPU上，采用径向基函数方法，实现将对应分区的流体载荷插值到固体模型上，将固体变形数据插值到流体模型上；
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动分区映射的异构并行双向插值方法，其特征在于，包括：根据输入的流体场、固体场，两个物理场的几何形态和位置信息，对所述两个物理场进行分区，其中所述两个物理场的各分区一一对应；将各分区的数据分别发送至指定的分布式并行设备上；其中在每个并行设备上，采用径向基函数方法，实现将对应分区的流体载荷插值到固体模型上，将固体变形数据插值到流体模型上；从各分布式并行设备上收集插值计算结果数据，并采用光顺化处理。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据输入的流体场、固体场，两个物理场的几何形态和位置信息，对所述两个物理场进行分区，包括：根据各物理场的几何形态和位置信息，确定长方体的范围边界；根据几何特征形态，确定几何特征点；根据所述几何特征点调整所述长方体的范围边界，使所述长方体的范围边界的边界轮廓与几何形态自洽；根据几何边界点和所述几何特征点确定区域分块；采用八叉树方法对所确定的区域分块进行递归划分，得到多个分区；判断各分区中流体场节点总数或固体场节点总数是否小于预设阈值；如果小于所述预设阈值，确定完成区域划分；如果不小于所述预设阈值，则返回执行步骤采用八叉树方法对所确定的区域分块进行递归划分，得到多个分区，直至得到的分区中流体场节点总数或固体场节点总数小于预设阈值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在每个并行设备上，采用径向基函数方法，实现将对应分区的流体载荷插值到固体模型上，将固体变形数据插值到流体模型上，包括：按照径向基函数方法组集流体场径向基函数矩阵；按照径向基函数方法组集固体场径向基函数矩阵；对所述固体场径向基函数矩阵求逆；将流体载荷插值到固体模型；将固体变形数据插值到流体模型。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述按照径向基函数方法组集流体场径向基函数矩阵包括：采用守恒型径向基函数方法组集流体场径向基函数矩阵；所述按照径向基函数方法组集固体场径向基函数矩阵包括：采用连续型径向基函数方法组集固体场径向基函数矩阵。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述并行设备为GPU，在每个并行设备上：由GPU使用径向基函数矩阵组集核函数用于流体场径向基函数矩阵和固体场径向基函数矩阵的矩阵组集；由GPU完成固体径向基函数矩阵的求逆；由GPU利用矩阵相乘算法实现双向插值。6.一种自动分区映射的异构并行双向插值装置，其特征在于，包括：
分区模块，用于根据输入的流体场、固体场，两个物理场的几何形态和位置信息，对所述两个物理场进行分区，其中所述两个物理场的各分区一一对应；发送模块，用于将各分区的数据分别发送至指定的分布式并行设备上；其中在每个并行设备上，采用径向基函数方法，实现将对应分区的流体载荷插值到固体模型上，将固体变形数据插值到流体模型上；处理模块，用于从各分布式并行设...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙明哲，王欢，彭志刚，孙建，
申请(专利权)人：北京海基嘉盛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：