面向流体机械仿真的层次化并行计算模型

摘要：随着流体机械基础并行算法的发展，传统的单核处理器已经不能很好地满足先进流体机械研发的技术需求，为此本文深入研究了流体机械的物理模型以及高性能计算机架构特点，设计并实现了能够充分表达物理模型并行性的高效的面向流体机械仿真的层次化并行计算模型（ＨＰ２Ｈ）。ＨＰ２Ｈ 模型充分考虑流体机械的多层几何结构以及高性能计算机的多层逻辑架构，深入挖掘计算平台、计算模型以及物理模型的并行性，实现从物理模型到计算资源的高效任务映射。依据具体的轴流压气机转子数值模拟的实际应用背景，结合粗粒度并行和细粒度并行对模型进行实现。对ＨＰ２Ｈ 计算模型进行了功能测试和性能测试，当计算核心从３６核提升到４３２核时，计算性能提升约１２倍，并行效率达到了１００％。实验结果表明，ＨＰ２Ｈ 计算模型不但在正确地对流体机械进行数值模拟的前提下实现了较好的计算性能，并且由于 ＨＰ２Ｈ 计算模型结合了粗粒度并行与细粒度并行，因而可以在不同的计算平台上运行，还可以便捷地实现计算规模的扩展，具有良好的可移植性与可扩展性。