CN108459922A - 一种爆轰数值仿真并行程序中断续算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种爆轰数值仿真并行程序中断续算方法，解决在爆轰数值仿真并行程序计算运行中，遭遇意外情况致使计算停止，需要恢复程序继续计算的问题，属于爆轰模拟仿真技术领域。在爆轰数值仿真并行程序中设置固定迭代步数，并将计算结果输出。在程序中断发生后，将所有进程已输出的计算结果再次对应地读入程序的不同进程中，作为续算时的初始条件，从而实现续算，提高了计算效率和程序的鲁棒性。本方法实现了计算机并行程序计算过程中的断电续算，大幅提高了计算效率，节省了计算时间，同时提高了程序的鲁棒性。

Description

一种爆轰数值仿真并行程序中断续算方法
技术领域
本发明涉及一种爆轰数值仿真并行程序在遭遇非正常中断情况下的状态恢复继续计算方法，属于爆轰模拟仿真技术领域。
背景技术
随着可燃气体在工业生产和日常生活中的广泛应用，供气的覆盖面日益增加，然而在可燃气体的运输过程中，可燃气体泄漏或突出，被点火后，由于受管道、装置等环境条件的作用，低速层流火焰被加速发展为爆燃波，进而触发局部爆炸导致爆轰产生，造成惨痛的人员伤亡和损失。同时，人们也能够将爆轰利用起来，例如可将爆轰应用在航空航天推进领域，从而提高航空航天推进器的性能。因此关于爆轰的研究意义重大，而数值模拟是一种有效而重要的研究方式。然而爆轰过程包含着一系列相当复杂的物理机理，不仅是一个流体动力学过程，还包括复杂的化学反应动力学过程、力学和物理化学因素的耦合过程等，在数值模拟过程中要求网格尺寸很小，网格数量往往达到百万甚至千万的数量级，需要大型计算机持续进行并行计算。
通常情况下，在计算机程序计算量较小、计算时间较短时，程序的中断续算功能显得不那么重要。然而，对于爆轰、流体力学等学科，数值计算通常需要几周甚至几个月。现有的商业软件中，当遭遇计算非正常中断之后，可以从当前迭代步数继续计算，从而提高计算效率。对于个人编写的计算程序，若程序本身没有续算功能，当计算过程中遭遇计算机故障等问题，或者由于各种原因造成的断电，会导致计算程序停止，再次计算需要从头开始，大大降低了计算效率。
发明内容
本发明方法的目的是为了解决在爆轰数值仿真并行程序计算运行中，遭遇意外情况致使计算停止，需要恢复程序继续计算的问题，提出了一种爆轰数值仿真并行程序中断续算方法。
本发明的技术方案是，在计算程序中设置固定迭代步数，并将计算结果输出。在程序中断发生后，将所有进程已输出的计算结果再次对应地读入程序的不同进程中，作为续算时的初始条件，从而实现续算，提高了计算效率和程序的鲁棒性。
其中，所述迭代步数不能太大也不能太小。步数越小，续算效率越高，但占用机器内存越大。间隔步数越大，中断发生时计算步数和最近输出的结果对应的步数相隔就越大，导致重复计算的时间越长，从而降低续算效率。因此，迭代步数设置选择范围在500-2000之间为宜。
有益效果
本方法实现了计算机并行程序计算过程中的断电续算，大幅提高了计算效率，节省了计算时间，同时提高了程序的鲁棒性。
附图说明
图1为本发明中爆轰数值仿真中断续算流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明方法的具体实施方式作详细说明。
一种爆轰数值仿真并行程序中断续算方法，包括以下步骤：
步骤1：在编写的爆轰数值仿真并行程序中设置固定迭代步数，将各进程计算结果以文件形式输出；所述文件形式包括.dat和.plt等等。
步骤2：假设计算过程中断电发生，已经输出的文件为计算进行到n1步的结果：n1(process0)、n1(process1)、n1(process2)...，其中n1为正整数，process0、process1、process2...是进程标识，为非负整数；将爆轰并行程序进行初始化，各进程对应地读入n1步时的输出文件的结果，使其覆盖程序中各网格点的值；
步骤3：根据目标问题，在计算机程序中设置对应的边界条件；
步骤4：将步骤3中各网格点的值作为从n1+1步继续计算的初始条件；
步骤5：修改迭代步数计数器从n1+1开始，继续执行计算。
实施例
一种爆轰数值仿真并行程序中断续算方法，包括以下步骤：
步骤1：针对三维旋转爆轰发动机问题，采用在MPICH2平台上采用Fortran语言编写并行计算程序，采用10个进程进行计算；在编写的爆轰数值仿真并行程序中设置固定迭代步数500，将各个进程计算结果以.dat文件形式输出；
步骤2：在爆轰数值模拟并行程序执行过程中，切断电脑电源，使得程序执行发生中断。此刻程序已经输出的文件为计算进行到2500步的结果：2500(0).dat、2500(1).dat、2500(2).dat...2500(9).dat；将爆轰并行程序进行初始化，各进程对应地读入2500步时的输出文件的结果，使其覆盖程序中各网格点的值；
步骤3：根据三维旋转爆轰发动机数值计算的要求，在程序中分别设置入口边界条件、出口边界条件、上下壁面边界条件以及周向边界条件；
步骤4：将步骤3中各网格点的值作为从2501步继续计算的初始条件；
步骤5：修改迭代步数计数器从2501开始，继续执行并行计算。

Claims (4)

1.一种爆轰数值仿真并行程序中断续算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：在编写的爆轰数值仿真并行程序中设置固定迭代步数，将各进程的计算结果以文件形式输出；
步骤2：假定爆轰数值仿真并行程序发生中断，已经输出的文件为计算进行到n1步的结果：n1(process0)、n1(process1)、n1(process2)...，其中n1为正整数，process0、process1、process2...是进程标识，为非负整数；将爆轰并行程序进行初始化，各进程对应地读入n1步时的输出文件的结果，使其覆盖程序中各网格点的值；
步骤3：根据目标问题，在计算机程序中设置对应的边界条件；
步骤4：将步骤3中各网格点的值作为从n1+1步继续计算的初始条件；
步骤5：修改迭代步数计数器从n1+1开始，继续执行计算。
2.如权利要求1所述的一种爆轰数值仿真并行程序中断续算方法，其特征在于，所述迭代步数设置选择范围为500-2000之间。
3.如权利要求1所述的一种爆轰数值仿真并行程序中断续算方法，其特征在于，步骤1所述输出文件形式为.dat。
4.如权利要求1所述的一种爆轰数值仿真并行程序中断续算方法，其特征在于，步骤1所述输出文件形式为.plt。
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