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| 研究生： |
曾信耀 Tseng, Hsin-Yao |
|---|---|
| 論文名稱： |
紊流計算模式之平行化與其效益分析 Parallelization and Efficiency Analysis of Turbulent Flows Computation Model |
| 指導教授： |
賴泉基
Lai, Chan-Ji 呂珍謀 Leu, Jan-Mou |
| 學位類別： |
碩士 Master |
| 系所名稱： |
工學院 - 水利及海洋工程學系 Department of Hydraulic & Ocean Engineering |
| 論文出版年： | 2002 |
| 畢業學年度： | 90 |
| 語文別： | 中文 |
| 論文頁數： | 94 |
| 中文關鍵詞： | 高速計算 、區域分割 、平行效益 |
| 外文關鍵詞： | MPI, PC cluster, Domain Decomposition, efficiency |
| 相關次數： | 點閱：84 下載：5 |
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中文摘要
近年來雖然電腦發展速度非常快，但各種計算科學之研究課題也越來越複雜，就水利工程而言，諸如渠道變量流、紊流流場之模擬以及一些具有時效性之預警模式等等，均需高速計算之能力，以便能在最短之時間內得到結果而實際應用之。
本文研究利用個人電腦所架構之個人電腦叢集(PC Cluster)平行計算環境，使用區域分割(Domain Decomposition)之方式將紊流計算模式予以平行化，比較其循序程式(Sequential Code)與平行程式(Parallel Code)在計算結果之收斂性(Convergence)、精確度(Accuracy)與平行效益(Parallel Efficiency)之情形。結果顯示對利用SIMPLER SCHEME及POISSON方程式求解之數值計算來說，其平行版因區域分割使得計算區域變小，在同樣之收斂標準下而加速收斂，另外因模式計算中可平行段佔了絕大比重，因此平行之效率在循序版未做區域分割時可達125%，即使循序版與平行版皆做區域分割之效率也可達95%。
另外在計算值之平均相對誤差百分率大致在1%以下，並沒有因效率之提昇而有誤差加大之現象發生，在效益與誤差皆有令人滿意之結果下，未來可應用於較大流場與變量流之計算，而對於具不規則河道之計算，區域分割法更可解決處理上之困擾。另外將平行計算環境建置之過程收於附錄中，以供有需要者參考。
ABSTRACT
Computation of unsteady flows or turbulent flow for many hydraulic engineering applications, particularly in providing information for real time forecasting, requires high-speed computing. Modern developments in parallel computing using PC clusters have made the high speed engineering computations possible.
In this thesis, we utilize two PCs and MPI to build up a parallel computing cluster. Domain decomposition is used to parallelize a turbulent flow computation code. We compare the parallel code with the sequential code in convergence、accuracy and parallel efficiency. When the computed values of the sequential and the parallel codes are compared, the results show that the overall average difference is less than 1%, but the parallel code have a computing efficiency of over 95%. It is also found that domain decomposition is very useful in turbulent codes that use the SIMPLER scheme, since the pressure is solved iteratively using the Poisson Equation like solver.
It is also found the parallel hardware construction can be an obstruction to engineers who are interested in using parallel computing. The experiences of constructing the hardware and software of present study are written as the appendix for those who need them as a reference.
參考文獻
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校內：立即公開校外：2002-07-16公開