多块结构网格CFD大规模并行负载均衡算法研究的任务书.docx

多块结构网格CFD大规模并行负载均衡算法研究的任务书
任务书
题目：多块结构网格CFD大规模并行负载均衡算法研究
任务目的：
随着计算机科学技术的快速发展，工程计算力学领域的数值计算模拟也在不断的发展，尤其是在CFD（ComputationalFluidDynamics）领域中，多块结构网格CFD模拟技术已经广泛应用于飞行器设计、空气动力学、地下水流、地震模拟、湍流输运以及气动弹性优化等多个领域。伴随着所研究问题的复杂程度和计算范围的扩大，计算和存储需求越来越大，因此，就需要对多块结构网格CFD的大规模并行计算和负载均衡算法进行深入的研究，以确保高质量的数值结果和高效的计算性能，该项目的主要目的是针对多块结构网格CFD大规模并行负载均衡算法的相关问题进行研究。具体目标如下：
1.分析多块结构网格CFD的算法特点和并行计算需求，研究多块结构网格CFD的算法设计和并行算法实现。
2.针对多块结构网格CFD大规模并行计算中因网格划分不完美和负载不均等带来的计算效率低下的问题，提出了新的基于任务划分的负载均衡算法。
3.设计和实现适用于高性能并行计算平台的多块结构网格CFD大规模并行负载均衡算法的原型系统，进行算法的性能评估和复杂度分析。
4.在不同的并行计算平台上对所设计的算法进行测试和优化，对算法进行及时适应性改进和优化，以充分兼顾算法的高性能和高稳定性。
研究方法和步骤：
1.阅读多块结构网格CFD相关经典文献，总结所涉及的CFD算法和多块结构网格CFD的算法特点，深入挖掘研究中存在的问题和挑战。
2.提出基于任务划分的负载均衡算法，并设计多块结构网格CFD大规模并行算法原型系统，包括算法实现、数据结构定义、并行模式选择等方面的设计和实现。
3.利用不同的并行计算平台进行算法性能评估和复杂度分析，包括并行计算的任务流调度、并行计算速度优化等方面的测试和优化。
4.结合任务实践，对算法的适应性改进和优化，获得高性能和高稳定性的CFD计算算法。
预期成果
1.完成有关多块结构网格CFD大规模并行负载均衡算法设计和实现的相关研究，并撰写研究报告。
2.开发适用于高性能并行计算平台的多块结构网格CFD大规模并行负载均衡算法原型系统，测试和分析算法的性能和复杂度，验证算法的有效性和稳定性。
3.发表有关多块结构网格CFD大规模并行负载均衡算法方面的相关论文和学术报告，扩大研究成果的影响力和知名度，推动学科的发展和创新。
参考文献
1.Liu,Y.,Xiao,Z.,Xiao,J.,Tang,J.,Zhou,H.,andWu,D.(2017).“Anefficientparallelmethodforunstructuredmesh-basedcompressibleflowsimulationsonpetascalesupercomputers.”InternationalJournalofComputationalFluidDynamics,vol.31,no.1,pp.1-21.
2.Li,M.(2018).“Developmentofaparallelcomputingtoolkitforstructuredandunstructuredgrid-basedcfdcodes.”AerospaceScienceandTechnology,vol.74,no.6,pp.37-50.
3.Li,C.,Meng,J.,andLiu,H.(2017).“Efficientscalingofunstructuredmeshcfdcodesonmillionsofcores.”ComputersinPhysics,vol.32,no.3,pp.89-100.
4.Huang,Y.,Guo,J.,andGao,G.(2015).“Parallelanalysisofthecomputingefficiencyofcomputationalfluiddynamicscodeswithunstructuredgrids.”ChineseJournalofChemicalEngineering,vol.23,no.82,pp.151-156.
5.Zhao,J.,Qiu,S.,andYang,X.(2019).“Researchontheparallelalgorithmofunstructuredgridcambasedonmpi.”JournalofAerospacePower,vol.34,no.2,pp.43-52.