分片结构网格处理方法及优化方法和存储介质技术

本发明专利技术涉及分片结构网格处理方法及优化方法和存储介质

【技术实现步骤摘要】
分片结构网格处理方法及优化方法和存储介质、设备


[0001]本专利技术涉及工业制造领域，特别是涉及一种分片结构网格的处理方法
。

技术介绍

[0002]随着工业模型外形日益复杂，网格规模日益扩大，同时高精度格式需要巨大的计算开销，传统单处理器的串行求解将很难满足实际需求，因此
CAE
（
Computer Aided Engineering
的简称，是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度
、
刚度
、
屈曲稳定性
、
动力响应
、
热传导
、
三维多体接触
、
弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法）实际应用往往需要在高算力的计算集群上进行，以及与之配套的高性能的并行计算方法
。
[0003]常用的并行编程模型主要包括
OpenMP、CUDA
等共享存储模型和
MPI
等分布式存储模型
。
在
CAE
应用中，由于网格单元之间的求解是耦合的，所以直接使用
OpenMP
等共享存储模型其并行效率很低；同时对于大规模网格，单机内存可能无法存储所有网格数据
。
而，
MPI
等分布式存储模型配合负载均衡的网格划分，将整体网格的求解划分到多个进程中，通过
MPI
函数实现进程之间的通信
。
[0004]可见，这种分布式存储的方式更适合现在
CAE
的并行计算需求
。
为此需要将计算网格进行尽可能均匀地划分，将子网格上的计算任务分配给可以同时进行计算的计算核心上
。
[0005]另一方面，由若干片结构网格拼接形成的分片结构网格，可以很好的描述常见工业模型，如风洞中的飞机，发动机内腔，发电机中的螺旋桨等由若干规则工业零件组合形成的复杂几何体
。
[0006]因此对分片结构网格进行划分在
CAE
应用中是必不可缺的，如何优化该划分过程，是该领域亟待解决的技术问题
。

技术实现思路

[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于图划分的分片结构网格处理方法，包括：图划分算法为：以给定分片结构网格
、
给定划分比例为输入，
k
划分结果为输出，使得顶点权重的分布接近给定划分比例，且被分割的边权重和小；预处理：确定待分析产品的分片结构网格，并生成图
、
确定划分的容许条件和进程数；判断待分析产品的分片结构网格的分片数是否等于1；若等于1，则将待分析产品的分片结构网格直接采用结构网格划分，得到
k
划分结果为待分析产品的分片结构网格处理结果；此时，
k=
进程数；若不等于1，则将待分析产品的分片结构网格，先输入图划分算法划分为子分片结构网格，再将各子分片结构网格输入图划分算法，得到各子分片结构网格的
k
划分结果；汇
总各子分片结构网格的
k
划分结果为待分析产品的分片结构网格处理结果
。
[0008]进一步地，将待分析产品的分片结构网格，先输入图划分算法划分为子分片结构网格，包括：计算进程数的约数；按照从大到小的顺序，遍历进程数的约数，以待分析产品的分片结构网格为给定分片结构网格
、
根据进程数的约数确定给定划分比例，输入图划分算法，得到
k
划分结果；此时
k=
当前遍历的进程数的约数；评估当前划分结果是否满足容许条件，若是则结束；若否则继续；直到找到满足容许条件的最大容许约数，得到子分片结构网格
。
[0009]进一步地，将各子分片结构网格输入图划分算法，得到各子分片结构网格的
k
划分结果，包括：以各子分片结构网格为给定分片结构网格
、
根据进程数与最大容许约数的比值确定给定划分比例，输入图划分算法，得到各子分片结构网格的
k
划分结果；此时
k=
进程数与最大容许约数的比值
。
[0010]进一步地，若最大容许约数等于1，则以子分片结构网格为给定分片结构网格
、
根据二划分确定给定划分比例，输入图划分算法，得到子分片结构网格的二划分结果；若当前划分满足容许条件，则以二划分结果得到的子分片结构网格为给定分片结构网格
、
根据进程数除2的上下取整数确定给定划分比例，输入图划分算法，得到各子分片结构网格的
k
划分结果；此时
k=
进程数除2的上下取整数；汇总各分片结构网格的
k
划分结果为待分析产品的分片结构网格处理结果；若当前划分不满足容许条件，则根据图划分结果，找到满足预设条件的最大分片，将最大分片沿长边分割为若干个小分片，得到更细致的分片结构网格，对更细致的分片结构网格重新进行二划分，得到两个子分片结构网格，并以二划分得到的子分片结构网格
、
根据进程数
/2
的上下取整数确定给定划分比例，输入图划分算法，得到各子分片结构网格的
k
划分结果；此时，
k=
进程数
/2
的上下取整数；汇总各分片结构网格的
k
划分结果为待分析产品的分片结构网格处理结果
。
[0011]进一步地，根据待分析产品的分片结构网格生成图，包括：分片结构网格
G
的相关定义为：
G
由
L
个分片构成，
L
为分片结构网格的分片数，每个分片记为
D_ s
；图
G(V,E)
的相关定义为：
V
代表顶点集合，
E
代表边集合，其上任意一条边，表示为
e_ij
，为边集合
E
中的元素，表示连接顶点
v_i
和顶点
v_j
的连线；顶点
v_i
和顶点
v_j
的权重，分别表示为
w(v_i)、w(v_j)
，是顶点权重向量
W(v)
中的元素；边
e_ij
的权重，表示为
w(e_ij)
，是边权重向量
W(e)
中的元素；分片结构网格
G
与图
G(V,E)
的对应关系为：分片结构网格
G
的每个分片
D_s
对应图
G(V,E)
中的顶点
v_s
，且顶点权重
w(v_s)=|D_s|
；边
e_ij=(v_i, v_j)
当且仅当
D_i
与<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于图划分的分片结构网格处理方法，其特征在于，包括：图划分算法为：以给定分片结构网格
、
给定划分比例为输入，
k
划分结果为输出，使得顶点权重的分布接近给定划分比例，且被分割的边权重和小；预处理：确定待分析产品的分片结构网格，并生成图
、
确定划分的容许条件和进程数；判断待分析产品的分片结构网格的分片数是否等于1；若等于1，则将待分析产品的分片结构网格直接采用结构网格划分，得到
k
划分结果为待分析产品的分片结构网格处理结果；此时，
k=
进程数；若不等于1，则将待分析产品的分片结构网格，先输入图划分算法划分为子分片结构网格，再将各子分片结构网格输入图划分算法，得到各子分片结构网格的
k
划分结果；汇总各子分片结构网格的
k
划分结果为待分析产品的分片结构网格处理结果
。2.
根据权利要求1所述的分片结构网格处理方法，其特征在于，将待分析产品的分片结构网格，先输入图划分算法划分为子分片结构网格，包括：计算进程数的约数；按照约数从大到小的顺序，遍历进程数的约数，以待分析产品的分片结构网格为给定分片结构网格
、
根据进程数的约数确定给定划分比例，输入图划分算法，得到
k
划分结果；此时
k=
当前遍历的进程数的约数；评估当前划分结果是否满足容许条件，若是则结束；若否则继续；直到找到满足容许条件的最大容许约数，得到子分片结构网格
。3.
根据权利要求2所述的分片结构网格处理方法，其特征在于，将各子分片结构网格输入图划分算法，得到各子分片结构网格的
k
划分结果，包括：以各子分片结构网格为给定分片结构网格
、
根据进程数与最大容许约数的比值确定给定划分比例，输入图划分算法，得到各子分片结构网格的
k
划分结果；此时
k=
进程数与最大容许约数的比值
。4.
根据权利要求3所述的分片结构网格处理方法，其特征在于，若最大容许约数等于1，则以子分片结构网格为给定分片结构网格
、
根据二划分确定给定划分比例，输入图划分算法，得到子分片结构网格的二划分结果；若当前划分满足容许条件，则以二划分结果得到的子分片结构网格为给定分片结构网格
、
根据进程数除2的上下取整数确定给定划分比例，输入图划分算法，得到各子分片结构网格的
k
划分结果；此时
k=
进程数除2的上下取整数；汇总各分片结构网格的
k
划分结果为待分析产品的分片结构网格处理结果；若当前划分不满足容许条件，则根据图划分结果，找到满足预设条件的最大分片，将最大分片沿长边分割为若干个小分片，得到更细致的分片结构网格，对更细致的分片结构网格重新进行二划分，得到两个子分片结构网格，并以二划分得到的子分片结构网格
、
根据进程数
/2
的上下取整数确定给定划分比例，输入图划分算法，得到各子分片结构网格的
k
划分结果；此时，
k=
进程数
/2
的上下取整数；汇总各分片结构网格的
k
划分结果为待分析产品的分片结构网格处理结果
。5.
根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨超，张孝腾，李军，
申请(专利权)人：北京大学长沙计算与数字经济研究院，
类型：发明
国别省市：