航空CFD并行编程关键技术的研究

【类型】学位论文

【作者】陈陆佳 

【关键词】 航空CFD GPU集群 编程模型 并行化方法

【摘要】航空技术的快速发展迫切需要高效率、高精度的航空数值计算的支持，而高性能计算技术也是日新月异，新型高性能计算机系统呈现多核CPU、GPU等加速单元混合的异构体系结构，给现有航空数值计算带来新的挑战。本课题针对航空CFD算法的特点，对航空CFD并行编程的几个关键技术进行了研究。 第一、研究航空CFD计算对异构环境的适应性。分类研究数值计算的需求特点、应用背景和GPU的计算特性。归纳出适合在GPU上运行的计算所需具备的要求，从而分析算法在GPU上的计算适应性。其中非结构网格计算舍去了网格的结构限制，是近年来计算流体动力学研究的热点。 第二、设计并实现异构结构下航空CFD并行化方法。为了避免因数据依赖可能产生的数据竞争，设计实现着色算法避免两个相同颜色的边共用相同的节点，并设计block映射算法，将数据块按颜色分配到不同的节点。进而通过一个机翼升力计算的实例，实现混合并行编程，并得到程序运行时间和执行结果。 第三、研究混合并行计算程序的监测与优化。大规模航空CFD计算中，仅仅通过程序静态分析优化往往很难直观看出程序的运行状态，发现程序性能问题，本研究通过典型监测分析工具分析实现的CFD并行程序，可以得到程序运行的时间及执行状态，通过深入分析得出程序中的瓶颈，从而优化该程序算法，改进了程序性能。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】北京航空航天大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】胡凯

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