黃偉賢　劉曉強　劉嵩鶴

【摘要】? ? 方法重疊網(wǎng)格被廣泛用于瞬態(tài)邊界值問題的平穩(wěn)電流的數(shù)值模擬。根據(jù)并行重疊網(wǎng)格隱式挖洞算法的實現(xiàn)，本文提出了笛卡爾網(wǎng)格產(chǎn)品支持的混合重疊網(wǎng)絡和多塊網(wǎng)絡結構。通過定義平行分布的類型，定義了網(wǎng)格元素與背面網(wǎng)格之間的關系，以及面積網(wǎng)格權重。建立混合網(wǎng)絡，可有效減少每個進程重疊的插值信息，這樣每個進程可確保計算機和通信負載均勻分布。因此本文從混合重疊網(wǎng)格算法、混合重疊網(wǎng)格通信優(yōu)化算法的實現(xiàn)以及重疊網(wǎng)格通信優(yōu)化算法測試與分析等方面對本課題進行了分析。

【關鍵詞】? ? 混合重疊? ? 網(wǎng)格通信? ? 優(yōu)化算法

引言：

計算流體動力學（CFD）將流體的物理空間劃分為晶格單元的計算空間，并使用離散解對流控制方程進行揭示并分析流特征。計算機網(wǎng)絡可以分為結構化的單位大小和數(shù)據(jù)結構。結構網(wǎng)絡的特征始終是結構完整性，簡單的邏輯相關性，高帶寬精度和高效率，但其缺點是靈活性低，手動自動執(zhí)行此操作非常困難且耗時。Steger提出了“重疊網(wǎng)格”的概念，該概念將流動模擬區(qū)域劃分為了幾個子區(qū)域以獲得相似的高度。在計分網(wǎng)格重疊的每個子區(qū)間之間存在另一種相關性。在計算流場的過程中，有關流場的信息是通過重疊網(wǎng)格子網(wǎng)的集合之間的集成來提供的，因此，如果布局不同，則可以使用由具有不同屏幕的拓撲生成，這需要時間。復雜的拓撲結構可以消除對分離的需求，并保留結構化精確計算的優(yōu)勢以及對處理能力的穩(wěn)定約束，從而彌補了結構化網(wǎng)絡的不足。它被廣泛使用，因為任務的靈活性減少了網(wǎng)格劃分的時間和工作量。

一、混合重疊網(wǎng)格算法

1.1混合重疊網(wǎng)格算法中并行隱式挖洞算法的運用

并行隱式挖洞算法可以將多塊結構的網(wǎng)格分為兩種類型：背景網(wǎng)格和分區(qū)網(wǎng)格。以下是從主要過程中得出的結果：通過計算每個過程的每個子區(qū)域的特征極限，提取每個子區(qū)域的極限場，并傳輸有關每個節(jié)點的所有邊界場的信息。然后，在邊界領域，僅需要考慮網(wǎng)絡單元。選擇這些項目網(wǎng)格并找到有幫助的項目來比較每個節(jié)點的網(wǎng)格質量。如果子區(qū)域網(wǎng)格單元的質量很高，則應更改為圖標，將相應的背景網(wǎng)格單元顯示為插值，收集更新的要素網(wǎng)格點并將其保存在主過程中。

1.2混合重疊網(wǎng)格算法中笛卡爾網(wǎng)格的運用

在本文中，重疊網(wǎng)格多塊結構是關鍵的建模元素，其中通常會生成一個異常變量元素來覆蓋整個建模區(qū)域。一個用于炸彈保護的子網(wǎng)，具有模擬飛機，汽車零件或復雜物體的模擬輻射功能，這些物體可以模擬升空飛機與主翼的分離。形成一個覆蓋流場局部外圍的塊可以形成系統(tǒng)重疊網(wǎng)格。在次要晶格中，將其創(chuàng)建為具有足夠的外部輸入文件，以將場層中的表層區(qū)域包括在距局部晶格組織（包括身體）表面一定距離的位置。一旦連接了笛卡爾網(wǎng)格，就需要多段飛行模擬的輸入網(wǎng)格，并且圍繞翼片連接在大致方向上以一定距離形成合適的表面網(wǎng)格。 笛卡爾網(wǎng)格需要在預處理期間創(chuàng)建，它涵蓋了遠場中每個對象表面的建模區(qū)域作為背景。在每個方向上使用圍繞模擬對象的固定網(wǎng)格間距，以便生成背景網(wǎng)格的特定區(qū)域。在預處理階段，必須指定其他網(wǎng)格單位的大小以及整個網(wǎng)格區(qū)域的大小，而這一切都可以從車身格柵覆蓋的入口處獲得。首先，將邊界重疊放置在遠離此墻邊界的適當位置，然后計算網(wǎng)格單元大小的最小值和最大值，并根據(jù)特定任務乘以適當?shù)囊蜃?。計算距離的距離取決于在每個方向上增加的特定距離的數(shù)量。根據(jù)整個網(wǎng)格結構的數(shù)據(jù)格式對生成的笛卡爾網(wǎng)格進行排序，并將網(wǎng)格劃分為預處理步驟。對于每個網(wǎng)格部分和擴散過程，在條帶部分和下邊界重疊（每個條帶部分）之間可以清楚地確定邊界重疊。

1.3混合重疊網(wǎng)格算法中基于笛卡爾網(wǎng)格域的找點插值方法分析

在重疊網(wǎng)格上找到點的過程便是在網(wǎng)絡之間建立插值關系的過程。此過程通常比重疊網(wǎng)格長一個單位。單個網(wǎng)格單位的符號與網(wǎng)格點的坐標是直接相關的。背景網(wǎng)格可以用于查找每個網(wǎng)格單元的可比較單元，并同時顯示為相關性的組成單元。相鄰壁區(qū)域的背景網(wǎng)格使用相同的網(wǎng)格單元，并且每個方向上的網(wǎng)格間距相同。換句話說，所有網(wǎng)格單元都可以在網(wǎng)格表格符號和網(wǎng)格坐標之間建立直接關系。對于網(wǎng)格單元的固定部分，必須首先使用塊對其進行定義。網(wǎng)格鎖定器上的輔助背景網(wǎng)格的邊界可以由背景設備的網(wǎng)格單元基于網(wǎng)格單元的中心與網(wǎng)格邊緣的網(wǎng)格單元的中心部分之間的差異來確定。

1.4混合重疊網(wǎng)格算法中重疊權重定義

重疊權重可以定義網(wǎng)格塊重疊的加權因子的概念。首先將所有網(wǎng)格都分為兩部分，對于網(wǎng)格重疊中的未鏈接單元定義為背景區(qū)域，并在網(wǎng)格的第一個單元中加權，而其重疊部分被指定為匯合區(qū)。當為每個過程分配一個網(wǎng)絡時，可以根據(jù)網(wǎng)絡重疊的百分比為其分配不同的坐標范圍以達到解決等待的目的。

二、混合重疊網(wǎng)格通信優(yōu)化算法的實現(xiàn)

2.1混合重疊網(wǎng)格通信網(wǎng)格塊與背景輔助網(wǎng)格塊的綁定

在網(wǎng)格插值關聯(lián)處理之后，每個元素塊的網(wǎng)格塊將第一網(wǎng)格插值信息插入到相應的背景塊中，然后找到每個塊信息元素，并收集每個網(wǎng)格元素的統(tǒng)計信息，其中具有的背景網(wǎng)格塊取自元素網(wǎng)格塊，即取自固定網(wǎng)格塊最大面積的背景塊。與檢查結束的網(wǎng)格塊的每個部分相關聯(lián)的唯一網(wǎng)格塊號將會分配給每個計算機節(jié)點的網(wǎng)格框部分。如圖1所示，藍色網(wǎng)格線表示部分安裝在機箱上的子網(wǎng)格網(wǎng)格塊，紅色網(wǎng)格線表示輔助背景網(wǎng)格塊，塊網(wǎng)格的側面（1234）和許多重疊背景網(wǎng)格塊，根據(jù)網(wǎng)格塊的每個單元輸入的插值相關性，可以計算背景網(wǎng)格塊重疊的5個點重疊的數(shù)量（1234），并將背景網(wǎng)格塊與大多數(shù)網(wǎng)格點進行比較。在相同的分配過程中，標記為背景塊的網(wǎng)格塊（ABCD）將被連接到背景網(wǎng)格的同一部分網(wǎng)格塊（1234）。統(tǒng)計鏈接網(wǎng)格塊的數(shù)量，用作分配給背景網(wǎng)格塊的重疊權重，并且背景網(wǎng)格塊應被標記為重疊框。

2.2混合重疊網(wǎng)格通信中網(wǎng)格塊的分配算法分析

處理完網(wǎng)格后，計算期間選擇的節(jié)點集就足夠了。一旦找到所有網(wǎng)格塊，就不可能預測分配給每個節(jié)點的最大網(wǎng)格塊數(shù)。因此，可以采用以下處理方法：首先處理背景重疊塊，然后按重疊權重的降序排列，把每個網(wǎng)格都進行循環(huán)。在第二個循環(huán)中，如果重疊因子背景塊在n + 1小時內不旋轉，則背景網(wǎng)格塊將被刪除并不進行分配，把相關元素保留給Shift網(wǎng)格塊。一旦所有的網(wǎng)格物體都在背景中，網(wǎng)格塊將呈圓形分布。通過這種方式，可以將網(wǎng)格框的每個部分分配給放置關聯(lián)的背景框的節(jié)點。系統(tǒng)重疊網(wǎng)格由25個背景塊網(wǎng)格盒中的3個組件和8個過程組成。帶編號的4、6、7個網(wǎng)格組件的背景網(wǎng)格塊將連接到網(wǎng)格重疊，而第4部分將連接到網(wǎng)格塊A和B重疊，權重將連接到網(wǎng)格塊A和B重疊部分。相應地，將加權因子定義為2。在分配之前，背景塊首先基于權重，而權重比由比率重疊校正的背景塊重疊分配。在第二輪中，第四個方塊將被刪除兩次。返回第6塊和第7塊，當所有背景網(wǎng)格塊都受到影響時，網(wǎng)格塊組件也將受到影響。

三、混合重疊網(wǎng)格通信優(yōu)化算法測試與分析

為了驗證本文提出的混合重疊優(yōu)化和通信方法的正確性，可以選用ANF模型對算法進行測試分析。

在并行測試中，混合重疊的初始處理分為7個部分，并計算了這7個部分的持續(xù)時間。這7個部分：

1.設置一個具有多個圖層的背景圖層Background time;

2.計算網(wǎng)格中每個單元的體積Volume time;

3.計算每個設備到最靠近物體的表面的距離Distance time;

4.分割網(wǎng)格塊Split time;

5.設置網(wǎng)格和權重重疊之間的插值因子Overset time;

6.發(fā)送有關每個過程的區(qū)塊鏈和重疊比率的信息Sendrecv time;

7.隱式挖洞標識IHC time。

計算網(wǎng)格布局的體積以及到最短墻的距離所需的時間將被減少。建立插值關系是整個過程中最重要的部分。隨著測試規(guī)模的增加，網(wǎng)絡會在所需的時間內收縮。減小塊大小網(wǎng)格將信息傳遞到每個過程所花費的時間隨著測試的大小而增加和減少。放大時，隱式挖洞標記時間不會快速改變。

四、結束語

在本文中，我們使用多層背景網(wǎng)格代替空間場網(wǎng)格結構，并創(chuàng)建具有笛卡爾個輔助網(wǎng)格+多塊網(wǎng)格的混合網(wǎng)格系統(tǒng)。中空周邊檢測和標準門體的快速設置將分別執(zhí)行混合過程重疊。計算負荷和通信負荷在每個進程中平均分配，并且通過進程之間的插值可以有效地減少信息傳遞。測試表明該方法可以應用于系統(tǒng)重疊網(wǎng)格。關聯(lián)重疊網(wǎng)格是一個復雜的網(wǎng)格系統(tǒng)，它由許多對象

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組成，這些對象可以效地測量數(shù)百萬個大小為1000的單位。