集群系统中带制退器复杂膛口流场的并行算法研究

"带制退器复杂流场并行算法研究" 在现代军事技术和火炮设计中，炮口制退器起着至关重要的作用，它能够有效地控制火炮发射时的后坐力，从而提高射击精度和射速。然而，由于膛口流场的极度复杂性，传统的实验方法在研究其流体力学特性时面临着诸多挑战。随着计算流体力学（CFD）的进步，数值模拟已成为研究膛口流场的重要手段。 本文由张辉、谭俊杰等人发表，他们利用集群系统（CLUSTER），在Linux操作系统和消息传递接口(MPI)的并行环境下，深入探讨了带有制退器的复杂膛口流场的三维数值模拟并行算法。计算网格采用的是三维多区结构化网格，这是一种优化的网格布局，能够精细捕捉到流场中的各种流动特征，包括制退器的细节和膛口冲击现象。 在算法设计上，研究者采用了Jameson格式，这是一种用于求解 Navier-Stokes 方程的数值格式，配合LU隐式分解方法，以实现对流体动力学问题的高效求解。为了处理流场的复杂拓扑结构，他们建立了分区信息文件来记录每个分区的相关信息，并提出了一种通过合并相邻网格分区的方法来平衡各个计算进程的负载，以提高并行计算的效率。此外，他们还设计了一套自定义数据类型和“设置中间参数”相结合的策略，以优化数据通信，同时通过动态分配内存减少对系统资源的占用，降低了计算的开销。 在数值实验中，所提出的并行算法在处理拓扑结构复杂的流场时表现出良好的适应性和并行效率，对于理解和优化制退器性能提供了有力的工具。这标志着并行计算技术在解决大规模流体动力学问题上的应用取得了新的进展，特别是在军事装备领域的应用，将极大地推动火炮性能的研究和提升。 这篇论文强调了并行计算在应对计算密集型的流场模拟中的重要性，展示了如何利用现有的集群系统资源实现高效并行计算，同时为未来的流体力学模拟研究提供了新的思路和技术支持。结合Linux操作系统和MPI并行环境，该研究不仅在理论层面有所贡献，也为实际工程问题的解决提供了实用的解决方案。