基于GPU的并行非结构网格生成技术研究

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本文针对大规模非结构网格生成在时间和内存上的瓶颈,综述了目前国内外非结构网格生成技术的现状及发展趋势,阐述并分析了生成非结构网格的一般技术和方法,通过结合图形处理器(GPU)的高运算性能,探究了一种基于GPU的并行网格生成技术。围绕该技术本文进行了相关方面的研究,论文的工作主要集中在以下四方面:  (1)介绍了Delaunay三角化方法的基本理论,常用的DT网格生成算法,给出了每种算法实现的基本步骤,并对这些算法的优缺点进行了比较和分析,再结合并行化改造的难易程度,最终选取逐点插入算法来实现并行化的改造。  (2)针对目前分布式并行技术存在的不足,进行了GPU并行化技术方面的研究。对CUDA编程模型、存储模型、编程限制进行简要的介绍,总结出了GPU技术的应用场景。  (3)通过综合非结构网格的灵活性和GPU高运算性能,探究了一种面向非结构网格生成的GPU并行化方案,并建立了基于GPU的并行非结构网格生成(GPU-PUGG)的整体框架。同时,设计了框架体系中主要的内核函数,针对内核函数中涉及的关键技术进行了详细设计,然后,通过对实例的测试,提出了改进的方案。  (4)运用基于GPU的并行归约方法,提高了单元定位的效率;设计并采用了加锁机制,实现了计算域网格的自动分块;结合CPU-GPU异构体系的数据传输特点,给出了三种优化措施。  最后,将程序运用于测试算例,验证了基于GPU的并行非结构网格生成技术的正确性和可行性,实验结果表明:当网格规模在105数量级时,文中方法生成网格消耗的时间减为原来的1/5~1/3,且随着网格规模的增加,该方法带来的加速比呈上升趋势。
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