铝电解槽电场分析：区域分解法并行计算研究

"这篇论文探讨了基于区域分解法在铝电解槽电场有限元分析中的并行计算技术，旨在解决大型复杂结构分析的存储和计算速度需求。文章由陈晓方、赵仙勇、桂卫华和孙晨玮共同撰写，并涉及到多个科研项目资助。通过运用预处理共轭梯度算法（PCG）和并行化边界条件处理，以及子域系数矩阵的存储策略，研究了铝电解槽的结构特点，并采用坐标分区法进行区域划分。作者使用C语言和MPI标准库实现了并行程序，进行了数值仿真，对比了区域分解法和EBE方法的并行性能，结果显示这种方法能显著提高计算效率，缩短计算时间，适合于大型复杂结构的并行计算。" 这篇论文的研究重点在于利用区域分解法来优化铝电解槽电场的有限元分析，这是针对大型复杂系统仿真计算的一种有效策略。传统的串行计算方法在面对大规模问题时，其存储和计算速度往往无法满足需求。区域分解法作为一种并行计算技术，可以将大问题划分为小问题，分散到多个处理器上同时处理，从而提升计算效率。 预处理共轭梯度算法（PCG）是论文中提及的一种关键并行算法，它在求解大型线性系统时能显著减少计算量和内存需求。PCG通过预处理步骤可以改善迭代过程，使其更适应并行环境。 论文还讨论了如何处理边界条件的并行化，这对于确保不同子域之间的计算一致性至关重要。此外，结合扩展边界元素（EBE）思想，研究了子域系数矩阵的存储问题，这有助于降低存储负担，提高并行计算的效率。 在实际应用中，作者针对铝电解槽的独特结构，选择了坐标分区法进行区域划分，这种方法能够更有效地适应电解槽的几何特性。并使用C语言编程实现并行程序，利用MPI（Message Passing Interface）标准库进行进程间通信，确保并行计算的正确性和效率。 通过对有限元并行算法的各个部分以及整体性能的分析，论文得出了区域分解法在铝电解槽电场分析中的优越性。实验结果证明，这种方法不仅加速性能良好，还能大幅度减少计算时间，为大型复杂结构如铝电解槽的电场分析提供了有效的并行计算解决方案。 关键词包括计算机仿真、并行计算、铝电解槽、电场、有限元分析和区域分解法，这些关键词涵盖了该研究的主要领域和技术。论文的这一研究成果对于提高大型工业设备的仿真效率，特别是铝电解行业的电场分析，有着重要的理论和实践意义。