有限元并行計算區(qū)域劃分研究及在鋁電解槽電場仿真應用.pdf

1、有限元并行計算可有效解決大型復雜結構有限元分析對計算速度的高要求，是今后大型復雜結構數(shù)值仿真的發(fā)展方向。區(qū)域劃分是有限元并行計算的關鍵環(huán)節(jié)，對并行計算的效率影響極大。本文以有限元并行計算中的區(qū)域劃分問題為對象，研究易于實現(xiàn)的、普遍適用的、性能良好的區(qū)域劃分算法設計，并用于大型鋁電解槽電場仿真。
　　論文(1)介紹了有限元分析原理和實現(xiàn)步驟，給出有限元并行計算的硬件平臺準備和軟件設計方案。(2)就有限元并行計算中的區(qū)域劃分問題，給出

2、三維有限元模型區(qū)域劃分數(shù)學表達;針對現(xiàn)有切邊標準在大型有限元模型區(qū)域劃分時通信量評價不準的缺點，結合通信設計以劃分結果總節(jié)點數(shù)為通信標準，定義平衡系數(shù)δ和通信系數(shù)ε作為量化評價指標，為區(qū)域劃分質量提供評價標準。(3)從工程實踐出發(fā)，針對鋁電解槽電場仿真的并行計算問題，討論了常用的區(qū)域劃分算法ANP（Al-NASRA and NGUYEN）算法和多層次分區(qū)法的計算機實現(xiàn)，定性和定量的對比分析結果均表明，ANP算法優(yōu)于多層次分區(qū)法;將區(qū)域劃

3、分結果文件導入鋁電解槽電場并行計算，計算時間驗證了量化評價標準的有效性。(4)針對ANP算法在大規(guī)模模型劃分耗時長的問題，通過算法分析，確定了ANP算法存在子區(qū)域決策階段節(jié)點添加慢的缺點，由此提出多點選擇ANP算法;為進一步優(yōu)化算法，提出動態(tài)自適應ANP算法，根據(jù)模型規(guī)模和子區(qū)域劃分階段，自適應確定節(jié)點個數(shù)，進行動態(tài)添加，使算法達到速度和精度的平衡，擴大算法的應用范圍，使其可以在大型、超大型有限元仿真問題中應用。在大型鋁電解槽電場仿真中