大型水利水電工程全系統(tǒng)瞬變流并行計算_第1頁
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文檔簡介

1、 大型水利水電工程全系統(tǒng)瞬變流并行計算 在我國社會經濟的不斷發(fā)展下, 我國的水利水電工程建設規(guī) 模也隨之擴大。水利水工程中的一些專業(yè)化的機械設備的結構比 較復雜,這也促使水利水電工程系統(tǒng)中的瞬變流計算加大了難 度。我國傳統(tǒng)的瞬變流計算上的方式非常落后,僅僅只是采用串 行算法在單處理器上進行計算,這樣的計算方法不僅速度較慢, 且計算也不精準,無法滿足大型水利水電系統(tǒng)中瞬變流計算的需 求。在我國的水利水電工程中所涉及的仿真系統(tǒng)中,對于瞬變流 的就算要求也很難實現(xiàn)預期的效果。 一、瞬變流并行計算 (一)瞬變流并行計算的分析 對于大型水利水電工程系統(tǒng)中的機械裝置主要包含:水庫、 空氣、閘門等基礎的元件

2、,這些元件主要具有對管道等區(qū)域進行 連接的作用,這樣才能實現(xiàn)流動的狀態(tài)。 對于水利水電工程中瞬 變流并行計算主要是根據(jù)管道、 隧洞等水電的流動狀態(tài)以及過程 計算。對于系統(tǒng)中的相連的各元來說,其相應的邊界條件包括: 管道與管道連接、明渠與明渠連接、管道與明渠連接等等。水利 水電工程系統(tǒng)中的瞬變流并行計算, 對于管道和明渠的流動可以 采取特征線法計算,特征線法的就算主要包括兩部分,第一種就 是邊界計算法,第二種就是中間節(jié)點計算法。 對于在進行邊界計 算的過程中主要涉及的內容就是管道和明渠中的鄰近的節(jié)點。對 于計算中的邊界點計算與中間節(jié)點計算之間都有用著一定的密 切聯(lián)系。對于名滿交替流動其主要采用的

3、方式是特征隱式格式, 這種計算方式就是將邊界點與節(jié)點歸到同一個方程計算中去。 (二)瞬變流并行計算的評價 對并行算法的評價主要是通過對計算中的時間復雜與空間 復雜兩方面進行。 并行處理的主要中心是通過增加對機器數(shù)量的 處理來爭取更多的時間。 (三)對瞬變流并行計算的實施 根據(jù)上述所表現(xiàn)的情況進行分析可以知道 , 對于水力機械裝 置系統(tǒng)來說瞬變流計算對其在運行過程中就有很好的可并行性 計算方式的各部分都可以進行獨立計算。但是 , 由于瞬變流計算 所呈現(xiàn)出的結果都是全系統(tǒng)動態(tài)過程的表現(xiàn) , 所以每一時步的計 算都要求結果的準確率達到百分之百。在每一時步 , 各部分在計 算過程中都要有信息上的互通

4、, 這種互通也是為了保證下一步計 算能夠順利的進行, 也就是說各個環(huán)節(jié)在計算過程中要進行信息 的交換與同步。 如果想要將瞬變流并行計算運用到水力機械裝置 系統(tǒng)中,就要有很多的準備工作。首先就是要將并行進行劃分。 本文通過對計算對象的劃分,從而完成對瞬變流并行計算的劃 分。對與水利工程設備中的各種管道來說, 連接點在計算過程中 也要對每一步進行瞬變流并行計算 , 并且在所劃分的各部分要進 行相對獨立的計算 ,在這個過程中, 不能忽略各部分的信息溝通。 對水力機械裝置系統(tǒng)瞬變流并行計算也可以按實際系統(tǒng)空間上 的位置進行劃分 , 例如在對多級泵站系統(tǒng)進行劃分計算時,可以 對泵站的各部分進行劃分, 然

5、后針對劃分后的各部分進行分開的 計算 ,最后把計算結果分配到泵站的各個部件上。劃分過程中, 在不考慮劃分方法的基礎上, 每一個部分的零件都要進行負載平 衡處理。( 1)在使用分布式并行計算時,要考慮到每一個單元 所用的時間,從而保證單元時間的平衡,在此基礎上,使每個單 元運算時間沒有浪費。 (2) 在計算過程中,每個單元的信息傳遞 量逐漸減小從而使得通信量所占比例減小。(3)每單元在計算 過程中所消耗的時間變長, 為了是每個單元計算的時間有所提高 應采取對水利水電工程中所用到的機械裝置進行分類。 二、實例計算與分析 據(jù)目前統(tǒng)計來看,一些水利水電工程中的機械裝置主要包 括:泵站、管道、明渠、調壓

6、井、閥門、閘門等部分 , 根據(jù)實驗室的實際情況來說 , 大部分水利水電工程都采用分 布式并行計算系統(tǒng),將實驗室的兩臺CPU頻率為2.1 GHz,內存 1.5GB的計算機用101MB的交換機進行連接并組成一個分布式并 行計算系統(tǒng),通過MPI庫函數(shù)調用實現(xiàn)并行計算間的消息傳遞。 由于采用兩臺計算機并行計算 , 所以將計算分為兩部分。 對某大型引水工程的水力機械裝置系統(tǒng)進行的瞬變流并行 計算表明 , 并行技術可以加快計算速度 , 可用于將來大規(guī)模水力 機械裝置系統(tǒng)的瞬變流計算的研究工作。 結束語 與傳統(tǒng)的計算方法相比,瞬變流并行計算方法可以使整個工 程的效率有所提高。在水利機械運行的過程中, 傳統(tǒng)的計算方發(fā) 對人員的利用量是

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