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软件并行化

2015-12-30 15:22:58

作者:元计算

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摘要: 有限元方法是当今求解偏微分方程最有效的数值方法,由于它通用性强、使用广泛,作为具有巩固理论基础和广泛应用效力的数值分析工具,很快成为各个学科领域与各种生产部门,尤其是高新技术产业普遍采用的工程与科学计算方法。

  有限元方法是当今求解偏微分方程最有效的数值方法,由于它通用性强、使用广泛,作为具有巩固理论基础和广泛应用效力的数值分析工具,很快成为各个学科领域与各种生产部门,尤其是高新技术产业普遍采用的工程与科学计算方法。随着现代结构的日趋复杂和对精度要求的提高,有限元分析的计算规模不断扩大, 在大型工程分析与科学研究的数值模拟要求的计算量与存储量都是巨大的甚至是海量的。特别是对于非线性动力学问题,每个时间步,甚至在一个时间步内,还要进行迭代求解如此大规模的方程组。因此,并行有限元计算对于超大型的数值模型运算已经是一个必不可少的工具,已经成为国际上科学与工程计算的一个主流发展方向,是解决大规模、复杂的科学与工程计算问题,如油气藏的勘探与开发,全球气候的模拟,地球动力学与板块运动研究,航空航天飞行器的设计开发等等的先决条件。

  高性能数值计算虽然经过了30多年的发展过程,由于技术本身的困难和复杂程度,目前在并行算法、并行计算环境、并行计算机的软件设计和开发技术等领域仍然极具挑战性,是当前工程与科学数值模拟的前沿性课题。许多高校或研究院成立了学科的数值模拟中心或是高性能计算中心,或所属学科重点实验室,开展各自领域内的数值模拟问题解决方案的研发工作。所有的这些工作,采用传统手段进行高性能计算软件的开发,其难度和工作量都非常大,不能满足当前高性能计算软件需求的快速增长。大型并行有限元分析软件作为一项具有战略意义的敏感技术,国外对我国的出口一直都有着严密的控制。

  元计算公司有限元并行解决方案已在国内多种不同架构分布式内存并行机上如曙光2000、3000系列,联想深腾1800系列和6800系列,IBM SP2等体系结构的并行机进行了各种实例测试,充分反应了公司的并行技术对硬件的广泛适应性,以下给出的是高性能数值计算软件的一些实际案例:

  1、中国水利水电科学研究院抗震中心研究采用有限元语言模拟混凝土动力强化的非线性细观力学损伤演化。

  2、中国水利水电科学研究院采用有限元语言生成了模拟小湾拱坝对地震载荷的动力学响应并行计算程序。

  3、东北大学岩石破裂与失稳研究中心应用有限元语言完成了岩石破裂与失稳数值模拟软件的并行版。

  4、山西平朔东露天煤矿槽仓三维有限元力学分析数值模拟。

  5、上海交通大学利用有限元语言开发完成了大型工程设备结构力学并行计算软件及应用863项目。

  元计算为国内用户提供常规串行程序并行化处理解决方案,从而使用户现有的程序效率达到更理想的状态。

关于元计算:
        元计算科技发展有限公司是一家既年青又悠久的科技型企业。年青是因为她正处在战略重组后的初创期,悠久是因为她秉承了中国科学院数学研究所在有限元和数值计算方面所开创的光荣传统。元计算的目标是做强中国人自己的计算技术,做出中国人自己的CAE软件。
        元计算秉承中国科学院数学与系统科学研究院有限元自动生成核心技术(曾获中科院科技进步二等奖、国家科技进步二等奖),通过自身不懈的努力与完善,形成一系列具有高度前瞻性和创造性的产品。
        元计算产品适用范围广泛,目前有国内外专业客户300余家,涉及美、加、日、韩、澳、德、新等国,遍布石油化工、土木建筑、电磁电子、国防军工、装备制造、航空航天……等多个领域。
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