冰区航行中船体结构冰压力分布特性的离散元分析

冰区船舶表面冰压力分布规律是其结构安全预警和冰载荷监测的重要辅助信息.本文采用基于GPU(Graphics Processing Unit)并行和粘结-破碎模型的离散元方法模拟平整冰在不同冰况条件下的破碎过程,进而获得船体结构表面的冰压力分布和大小.在冰压力的计算中,考虑时间上的累积效应,即累积最大值和累积平均值,从多个角度分析了船体结构表面的冰压力危险区域和冰压力分布特性.通过船体结构直行破冰的离散元模拟,分析了船体结构的总体冰载荷和局部冰压力.为验证本文方法在船体结构冰压力分析中的可靠性,根据冰载荷的IACS规范计算了船体结构与大块浮冰自由碰撞过程,对比分析了碰撞点上的冰压力.计算结果表明,离散元计算结果与规范对比误差保持在6.7％～18.1％之间.本文方法为冰区船舶的设计研发提供了可靠的分析手段,其计算结果可为船体结构的冰区航行安全预警和冰载荷监测提供合理的辅助决策信息.     

基于遗传-神经网络的字符识别

设计并实现了一种基于遗传一神经网络的字符识别系统．遗传一神经网络算法综合了遗传算法的全局优化和神经网络的并行计算等特点，可克服遗传算法最终进化至最优解较慢和神经网络易陷入局部解的缺陷，具有较好的全局性和收敛速度．     

面向智慧原油管道建设的运行方案快速智能决策

为解决智慧原油管道建设实时优化的难题,从节能降耗和运行安全2个角度出发构建了以能耗和不安全系数最小为优化目标的运行方案智能决策模型;基于差分进化算法,从变异决策变量越界处理方法和离散决策变量变异算子2个算法角度提出了提高优化算法可靠性和优化效率的改进设想;结合算法计算流程和并行计算框架,提出了4种并行计算策略;以近900 km长的仪征-长岭原油管线(仪长线)作为测试管道来验证和进一步分析算法改进设想与并行计算策略。研究结果表明：结合智能决策模型和优化算法的运行方案智能决策方法可在保证管道安全运行的前提下使仪长线的能耗费用下降7.22%,节能效果明显;改进的变异决策变量越界处理方法和用于离散决策变量变异的浮点数圆整变异算子均能提高原油管道运行方案优化结果的可靠性,前者可使优化计算耗时至少缩短一半,后者可使优化计算耗时至少缩短2/3;在不同的计算机配置下,不同并行计算策略的优劣存在一定的差异,而在最优并行计算策略下,在服务器上优化计算耗时从220 s下降为10 s,加速比可达到22倍。可见,综合算法改进设想和并行计算策略的运行方案快速智能决策方法可使优化计算的加速比超过130倍,显著缩短了优化计算耗时,说明了该智能决策方法对于原油管道快速运行优化的有效性。     

基于PVM环境的网络并行计算

网络并行计算是当前并行计算研究的一个重要分支,本文针对网络并行计算及其特点,介绍了以PVM为工作环境的网络并行计算模式,接着就PVM环境下的网络并行计算编程进行了探讨,最后指出了当前网络并行计算存在的问题和未来的发展前景.     

有限元静力求解的并行波阵算法

在波阵法的基础上提出一种有限元静力求解的并行算法。该法并行效率高，并能节省大量贮存空间。文章还对算法原理和波阵迭加与消元顺序作了介绍。     

An Improved Model for Computing-Intensive Tasks on Heterogeneous Workstations

IntroductionIt is well known that many concurrent- com-puting tasks,which consume time badly,can besolved on a massive parallel system using parallelcomputing in order to acquire less execution time.Generally a massive parallel system is very expen-sive a…     

地铁地下结构抗震分析并行计算显式与隐式算法比较

基于EM64T硬件构架、双路Intel Xeon处理器、Linux操作系统、64位ABAQUS软件、千兆以太网络为集群子网络构建的32CPU并行计算集群平台,对有限元并行计算中心差分显式算法与Hilber-Hughes-Taylor隐式算法的计算精度和效率以及ABAQUS软件中设置黏弹性人工边界计算精度进行比较验证。结果表明:显式与隐式算法计算精度基本相当,但显式算法计算效率远高于隐式算法。对地铁地下结构三维和二维非线性地震反应分析有限元并行计算显式和隐式算法进行对比研究,结果表明:对于自由度数为387 426的地铁车站结构三维非线性地震反应分析,8、16、32CPU并行计算显式和隐式算法耗时比依次为21.89%、23.10%、4.32%;对于自由度数为10 516的地铁车站结构二维非线性地震反应分析,1、2、4CPU并行计算隐式和显式算法计算耗时比依次为41.4%、45.3%、51.8%;多CPU并行计算显式算法适合求解大规模数值计算问题,多CPU并行计算隐式算法适合求解小规模数值计算问题。     

云计算在舰船设备远程故障诊断中的应用

随着现代船舶技术的发展,远程诊断技术逐渐成为船舶诊断系统的主流技术。近年来,船舶设备不断向自动化和智能化方向发展,设备和控制系统日益复杂,如何存储和处理海量的设备监测数据,成为远程诊断技术的重点。云计算利用并行计算、虚拟化、分布式技术提高存储能力和计算效率,在海量数据处理方面具有很大的优势。本文研究云计算在船舶设备远程故障诊断中的应用,以及基于模糊C均值聚类算法的Map/Reduce的故障诊断并行计算模型,最后给出仿真结果。     

大规模并行非结构滑移网格守恒型隐式处理方法

滑移网格方法的难点是在不引入误差的情况下实现多区域网格之间的数值耦合,提高CFD求解器的并行可扩展性,以及改进交界面处并行通信关系。论文介绍了大规模并行非结构滑移网格守恒型隐式处理方法,并通过算例对滑移网格并行算法的鲁棒性和通量守恒性进行验证,它与串行计算结果具有良好的一致性。通过螺旋桨瞬态流场工程算例检验该滑移网格并行算法应用于船舶与海洋工程领域大规模工程问题的适用性、鲁棒性,以及并行性能。     

并行计算求解运动船体上的甲板上浪问题

甲板上浪是危害海洋浮式结构物的重要因素.文章采用模型试验方法对一艘FPSO的甲板上浪现象进行了考察.结合模型试验的结果,采用大规模并行计算技术成功再现了甲板上浪这一非线性极强的物理现象,有效地克服了计算时间的限制.数值模拟中对与上浪密切相关的物理参数如水体流动,船体的运动,冲击载荷进行了记录.为了保证数值模拟的精确性,文中开展了网格试验和时间步长试验,得到了适合甲板上浪模拟的网格划分方案和时间步长.由数值模拟得到的上浪细节相当详尽,如由VOF方法进行液面捕捉得到的波浪沿船艏爬升、变形、最后冲击船艏结构物破碎的过程与试验相比很为接近.计算实践表明采用大规模并行计算是解决上浪等非线性问题的町靠的、高效的途径.