光效应化学效应和机械效应。如果人们能够充分认识这现象，不仅能尽哈尔滨工业大学理学硕士学位论文量避免空化现象所带来危害，还可以将空化现象应用于众多工业领域，比如材料切割油井解储有机污染物降解材料超细粉碎清洗制浆等，具有广泛社会效益和经济效益。本文重点研究基于并行计算格子方法，在设计二维和三维基于并行计算单组分双相流算法，并在高性能计算平台上进行数值模拟，体现出基于高性能计算速度优势。最后，模拟水体中三维空化现象。空化现象研究还处于相对不完善情况，有待进步探索和研究。考虑到应用格子方法来数值模拟空化现象，并且采用并行计算，把算法中主要能进行并行计算部分交给并行计算平台去完成，从而能更快更高效率完成空化现象数值模拟。国内外关于格子方法研究现状格子方法格子哈尔滨工业大学理学硕士学位论文哈尔滨工业大学理学硕士学位论文目录摘要第章绪论课题背景国内外关于格子方法研究现状格子方法多相流动格子方法国内外关于并行计算研究状况本文主要工作及内容安排第章格子方法简介引言格子方法格子方法理论基础格子方法中边界处理方法周期边界反弹边界速度边界压力边界本章小结第章并行计算简介引言与并行计算机多核与众核方向现代体系结构简介主机与设备函数与线程设备存储器类型减少全局存储器流量策略哈尔滨工业大学理学硕士学位论文矩阵算例实验分析本章小结第章基于单组分双相流数值模拟并行算法实现错误！未定义书签。引言单组分双相流方法基于并行算法设计二维单组分双相流并行算法设计三维单组分双相流并行算法设计模拟水体中三维空化现象边界条件数值模拟本章小结结论参考文献附录哈尔滨工业大学学位论文原创性声明及使用授权说明致谢哈尔滨工业大学理学硕士学位论文第章绪论课题背景格子方法是国际上近几十年发展起来种比较新颖数值模拟方法。该方法既克服了缺点，又继承了些优点，它是微观现象宏观描述，基于统计学理论，是介于宏观与微观种介观方法，其独无二求解思路，并且具有天然数据并行性，边界条件易处理等优点，受到越来越多专家和学者关注，成为重要计算流体力学数值方法之。计算流体力学是个计算量大和比较复杂数值模拟领域，它能够解决比较复杂流体运动，揭示定物理规律，取得了些比较不错成果。随着人们进行数值模拟要求越来越高，模拟范围越来越大，实际情况越来越复杂，计算机资源已限制了数值模拟顺利进行，尤其是对于串行计算，其模拟速度和模拟效果与人们预期有定差距。不过，近几年来，随着图形处理器被人们应用于大规模数值计算，对于复杂大规模流体力学模拟，其计算速度和计算结果都比较令人满意。公司无疑是基于高性能计算领导者，该公司在年最早提出图像处理单元概念，在年推出并行计算开发环境将高性能计算带到了个前所未有高度。由于格子方法具有天生数据并行性，非常适合并行计算，所以考虑到基于做数值并行计算，在计算时间，运算效率，模拟规模等方面，都能体现出高性能计算优势。在人们日常生活环境中，存在着大量空化现象，人们能够更清楚地认识和了解这现象，对人类将来发展还是很有意义。所谓空化现象，就是在种物理条件影响下，比如局部低压条件，液体中存在蒸汽小泡或气体爆发性生长现象。也就是液体从液相变为气相变相过程，同时也是随机变化随机过程，这些小泡逐渐胀大，然后突然爆破，这些小泡称为空化核或气核。空化气泡在爆破瞬间会产生高压高温，并伴随这系列热效应光效应化学效应和机械效应。如果人们能够充分认识这现象，不仅能尽哈尔滨工业大学理学硕士学位论文量避免空化现象所带来危害，还可以将空化现象应用于众多工业领域，比如材料切割油井解储有机污染物降解材料超细粉碎清洗制浆等，具有广泛社会效益和经济效益。本文重点研究基于并行计算格子方法，在设计二维和三维基于并行计算单组分双相流算法，并在高性能计算平台上进行数值模拟，体现出基于高性能计算速度优势。最后，模拟水体中三维空化现象。空化现象研究还处于相对不完善情况，有待进步探索和研究。考虑到应用格子方法来数值模拟空化现象，并且采用并行计算，把算法中主要能进行并行计算部分交给并行计算平台去完成，从而能更快更高效率完成空化现象数值模拟。国内外关于格子方法研究现状格子方法格子哈尔滨工业大学理学硕士学位论文,哈尔滨工业大学理学硕士学位论文哈尔滨工业大学理学硕士学位论文哈尔滨工业大学理学硕士学位论文国内图书分类号学校代码国际图书分类号密级公开理学硕士学位论文基于并行计算格子方法研究硕士研究生孙家棣导师张新明副教授申请学位理学硕士学科应用数学所在单位深圳研究生院答辩日期年月授予学位单位哈尔滨工业大学,哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要格子方法是国际上近几十年发展起来种比较新颖数值模拟方法。边界条件易处理良好计算稳定性天然数据并行性等优点，使其在计算流体力学方面发挥着重要作用。随着模拟规模日益庞大，计算量增加，仅靠增加核数来提高计算性能是很有局限性，使得用传统多核并行计算方法是无法完成超大规模计算任务。因此人们考虑把图形处理器应用到数值计算领域，传统上，只负责图形渲染，多数工作都交由中央处理器去完成，但与相比有着不同设计理念，在并行计算方面，有着独有优势。因此，对于大规模计算量模拟任务，基于并行计算将有着广阔前景。考虑到格子方法是适合并行计算，所以基于高性能计算格子方法为人们提供了新思路。本文首先对不同阶数矩阵相乘进行了基于并行计算，实验结果表明阶数越大，并行计算相对于串行计算加速比越显著，充分揭示了在计算速度上优越性。而且，我们验证了使用不同存储类型对计算速度是有影响，使用共享存储器能进步提高计算速度。然后，设计了基于并行计算二维单组分双相流相分离算法，边界条件采用周期边界条件，模型采用模型。在二维算法基础上，提出了基于并行计算三维单组分双相流相分离算法，采用模型和周期边界条件。基于上述并行算法，在高性能计算平台上，模拟了单组分双相流二维相分离和三维相分离过程，实验结果表明采用并行计算比串行计算快大约倍左右。最后，采用基于计算平台并行算法模拟了人们生活中普遍存在空化现象，实验显示出水体中微小气核形成胀大和溃灭全过程，实验结果同样体现出并行计算速度优势。关键词格子方法并行计算单组分双相流相分离空化哈尔滨工业大学理学硕士学位论文,哈尔滨工业大学理学硕士学位论文哈尔滨工业大学理学硕士学位论文目录摘要第章绪论课题背景国内外关于格子方法研究现状格子方法多相流动格子方法国内外关于并行计算研究状况本文主要工作及内容安排第章格子方法简介引言格子方法格子方法理论基础格子方法中边界处理方法周期边界反弹边界速度边界压力边界本章小结第章并行计算简介引言与并行计算机多核与众核方向现代体系结构简介主机与设备函数与线程设备存储器类型减少全局存储器流量策略哈尔滨工业大学理学硕士学位论文矩阵算例实验分析本章小结第章基于单组分双相流数值模拟并行算法实现错误！未定义书签。引言单组分双相流方法基于并行算法设计二维单组分双相流并行算法设计三维单组分双相流并行算法设计模拟水体中三维空化现象边界条件数值模拟本章小结结论参考文献附录哈尔滨工业大学学位论文原创性声明及使用授权说明致谢哈尔滨工业大学理学硕士学位