CN111125949A - 一种有限元分析的大规模并行网格划分系统及方法 - Google Patents
一种有限元分析的大规模并行网格划分系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111125949A CN111125949A CN201911244216.1A CN201911244216A CN111125949A CN 111125949 A CN111125949 A CN 111125949A CN 201911244216 A CN201911244216 A CN 201911244216A CN 111125949 A CN111125949 A CN 111125949A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- grid
- file
- finite element
- geometric model
- coarse
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F16/00—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor
- G06F16/10—File systems; File servers
- G06F16/11—File system administration, e.g. details of archiving or snapshots
- G06F16/116—Details of conversion of file system types or formats
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F16/00—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor
- G06F16/10—File systems; File servers
- G06F16/16—File or folder operations, e.g. details of user interfaces specifically adapted to file systems
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F21/00—Security arrangements for protecting computers, components thereof, programs or data against unauthorised activity
- G06F21/60—Protecting data
- G06F21/602—Providing cryptographic facilities or services
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2221/00—Indexing scheme relating to security arrangements for protecting computers, components thereof, programs or data against unauthorised activity
- G06F2221/21—Indexing scheme relating to G06F21/00 and subgroups addressing additional information or applications relating to security arrangements for protecting computers, components thereof, programs or data against unauthorised activity
- G06F2221/2107—File encryption
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Computer Security & Cryptography (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Bioethics (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
本发明提供一种有限元分析的大规模并行网格划分系统及方法，包括CAD几何模型与粗网格的读取转换模块，用于生成预设格式的CAD几何模型文件和粗网格文件；大规模并行网格加密模块，用于对粗网格文件进行网格加密；网格物理标签添加模块，用于对加密后的网格文件添加物理标签；网格结果提取输出模，用于从添加物理标签后的网格文件中提取出相应的网格数据；输入文件转换设置模块，用于将分析参数与网格结果文件结合并转化生成有限元求解软件所需格式的输入文件。本发明可实现对反应堆堆芯结构建模并完成大规模并行网格划分，后将网格结果数据应用于有限元求解软件，以最终实现对反应堆堆芯结构力学行文的高精度、高效率的模拟计算的目的。
Description
技术领域
本发明涉及有限元分析技术领域，特别是指一种有限元分析的大规模并行网格划分系统及方法。
背景技术
反应堆堆芯组件在高温、辐照、流体、压紧力等因素的联合作用下产生的弯曲变形和燃料棒的流致振动问题是导致堆芯组件包壳磨损、装卸料困难、组件破损以及疲劳损伤的主要原因。研究堆芯组件变形以及流致振动问题的分析对于保障反应堆的安全运行具有十分重要的意义。由于组件在堆芯内排布的特殊性，导致温度、辐照、流场十分复杂，采用理论分析方法分析相当困难。在实际工作中一般采用数值方法分析堆芯组件的弯曲变形和流致振动问题。目前在此类实际工程问题的应用中，多是采用有限元法进行分析求解。
有限元法即将一个复杂问题模型进行离散化处理，剖分成有限个简单单元，分别对每个单元进行分析推导形成单元矩阵，然后总装单元矩阵得到总装矩阵，通过求解总装矩阵最终求得整个问题的近似解。其中在有限元法的离散化处理中，离散程度越高即剖分的网格越密，网格数越多，则最后求得的问题结果值也就更接近真实值，但随之带来的则是计算量的增加。针对反应堆堆芯的力学行为模拟结果必须要求有足够高的精度以及能够在超算上进行高效的并行求解效率，目前国际上被认可的有限元求解软件在计算规模和计算效率上有限，均不能满足反应堆堆芯力学行为模拟的性能需求。
基于上述情况，反应堆堆芯模型的大规模并行网格划分技术以及高效的大规模有限元分析求解为主要两大关键技术内容。利用超级计算机首先对反应堆堆芯模型进行大规模的并行网格划分，然后将网格数据交由有限元求解软件去进行并行求解得出结果是整个反应堆力学分析模拟的技术路线。但目前没有可用的软件能够将两大关键技术很好地结合在一起。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种有限元分析的大规模并行网格划分系统及方法，以解决目前没有可用的方案能够将反应堆堆芯模型的大规模并行网格划分以及高效的大规模有限元分析求解很好地结合在一起的问题。
本发明将核反应堆堆芯的CAD几何模型与模型初始粗网格转换输入给并行网格加密软件进行大规模并行网格加密，并将大规模并行网格划分软件与高效有限元求解软件相结合，实现有限元求解软件对大规模并行网格划分结果数据的正确利用，实现将大规模并行网格划分技术应用于有限元求解软件，最终实现对反应堆堆芯力学行为进行高精度，高效率的模拟计算的目的。
具体地，为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种有限元分析的大规模并行网格划分系统，适用于核反应堆结构力学行为有限元分析求解，所述有限元分析的大规模并行网格划分系统包括：
CAD几何模型与粗网格的读取转换模块，用于生成核反应堆堆芯结构对应的预设格式的CAD几何模型文件和粗网格文件；
大规模并行网格加密模块，用于基于所述CAD几何模型文件和所述粗网格文件，对所述粗网格文件进行网格加密处理；
网格物理标签添加模块，用于对经过网格加密处理后的网格文件添加物理标签，得到包含物理标签信息的网格文件；
网格结果提取输出模块，用于根据预设需求，从添加物理标签后的网格文件中提取出相应的网格数据输出到网格结果文件；
输入文件转换设置模块，用于将预设分析参数与所述网格结果文件相结合，并转化生成有限元求解软件所需格式的输入文件。
其中，所述CAD几何模型与粗网格的读取转换模块具体用于：
采用边界表示法对核反应堆堆芯结构进行CAD建模，并用三维有限元网格生成器对其实现初始粗网格的生成；
对生成的CAD模型和初始粗网格文件进行格式转换，得到并行网格加密程序所能使用的CAD几何模型文件和粗网格文件。
其中，所述大规模并行网格加密模块具体用于：
对粗网格文件进行分区处理，分区数量根据并行规模的需求以及CAD几何模型的初始粗网格规模确定，与进程数量保持一致；
对分区后的各区域上的网格量进行负载均衡处理；
根据预设的加密控制参数对粗网格文件进行迭代细化加密处理，且每次迭代过后均进行一遍负载均衡处理来实现动态负载均衡的效果。
其中，所述网格物理标签添加模块具体用于：
读取生成所述CAD几何模型文件的几何模型实体，以及经过网格加密处理后的网格文件的网格实体；
创建相对应维度的迭代器对当前维度下的所有网格实体进行遍历；
通过判断网格是否处于给定的几何模型编号所指代的几何位置来给网格实体添加给定的物理标签信息。
其中，所述网格结果提取输出模块具体用于：
读取生成所述CAD几何模型文件的几何模型实体，以及添加物理标签后的网格文件的网格实体；
根据预设输入参数得到输出文件的路径和文件名信息；
在相应路径创建对应进程号的输出文本文件，创建各维度的迭代器开始网格实体遍历，各进程分别遍历各自网格文件中的网格数据信息；
输出节点信息和单元信息；对于物理标签信息，通过判断网格实体中是否包含来输出到结果文件中。
其中，所述输入文件转换设置模块具体用于：
根据预设输入参数创建数组；
遍历读取所述网格结果文件；
根据分割字符区分节点数据与单元数据；
将不同数据分别存入相应结构体数组；
读取预设控制文件信息；
存储相关输入文件设置信息；
将材料属性及边界载荷存入对应元素结构体数组中；
根据输入文件格式，读取结构体信息写入输出文件，生成有限元求解软件所需格式的输入文件。
相应地，为解决上述技术问题，本发明还提供如下技术方案：
一种有限元分析的大规模并行网格划分方法，所述方法包括：
生成核反应堆堆芯对应的预设格式的CAD几何模型文件和粗网格文件；
基于CAD几何模型文件和粗网格文件，对粗网格文件进行网格加密处理；
对经过网格加密处理后的网格文件添加物理标签，得到包含物理标签信息的网格文件；
根据预设需求，从添加物理标签后的网格文件中提取出相应的网格数据输出到网格结果文件；
将预设分析参数与所述网格结果文件相结合，并转化生成有限元求解软件所需格式的输入文件。
其中，生成预设格式的CAD几何模型文件和粗网格文件，包括：
采用边界表示法对核反应堆堆芯结构进行CAD建模，并用三维有限元网格生成器对其实现初始粗网格的生成；
对生成的CAD模型和初始粗网格文件进行格式转换，得到并行网格加密程序所能使用的CAD几何模型文件和粗网格文件；
所述对粗网格文件进行网格加密处理，包括：
对粗网格文件进行分区处理，分区数量根据并行规模的需求以及CAD几何模型的初始粗网格规模确定，与进程数量保持一致；
对分区后的各区域上的网格量进行负载均衡处理；
根据预设的加密控制参数对粗网格文件进行迭代细化加密处理，且每次迭代过后均进行一遍负载均衡处理来实现动态负载均衡的效果。
其中，所述对经过网格加密处理后的网格文件添加物理标签，包括：
读取生成所述CAD几何模型文件的几何模型实体，以及经过网格加密处理后的网格文件的网格实体；
创建相对应维度的迭代器对当前维度下的所有网格实体进行遍历；
通过判断网格是否处于给定的几何模型编号所指代的几何位置来给网格实体添加给定的物理标签信息；
所述根据预设需求，从添加物理标签后的网格文件中提取出相应的网格数据输出到网格结果文件，包括：
读取生成所述CAD几何模型文件的几何模型实体，以及添加物理标签后的网格文件的网格实体；
根据预设输入参数得到输出文件的路径和文件名信息；
在相应路径创建对应进程号的输出文本文件，创建各维度的迭代器开始网格实体遍历，各进程分别遍历各自网格文件中的网格数据信息；
输出节点信息和单元信息；对于物理标签信息，通过判断网格实体中是否包含来输出到结果文件中。
其中，所述将预设分析参数与所述网格结果文件相结合，并转化生成有限元求解软件所需格式的输入文件，包括：
根据预设输入参数创建数组；
遍历读取所述网格结果文件；
根据分割字符区分节点数据与单元数据；
将不同数据分别存入相应结构体数组；
读取预设控制文件信息；
存储相关输入文件设置信息；
将材料属性及边界载荷存入对应元素结构体数组中；
根据输入文件格式，读取结构体信息写入输出文件，生成有限元求解软件所需格式的输入文件。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
本发明的有限元分析的大规模并行网格划分系统能够将CAD模型和粗网格文件转换读取并进行大规模并行网格加密，最终将大规模的网格数据应用于有限元的求解软件进行分析计算，实现了将大规模并行网格划分技术应用于有限元求解软件，达到对反应堆堆芯力学问题能够进行高精度分析计算的目的。
附图说明
图1为本发明的有限元分析的大规模并行网格划分系统运行流程示意图；
图2为本发明的CAD几何模型与粗网格的读取转换模块运行流程示意图；
图3为本发明的大规模并行网格加密模块的运行流程示意图；
图4为本发明的网格物理标签添加模块的运行流程示意图；
图5为本发明的网格结果提取输出模块的运行流程示意图；
图6为本发明的输入文件转换设置模块的运行流程示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
第一实施例
请参阅图1至图6，本实施例提供一种有限元分析的大规模并行网格划分系统，其主要包括五大功能模块，用于对CAD几何模型文件与初始粗网格的读取转换，实现大规模并行网格加密，并将大规模并行网格划分结果数据应用于有限元求解主模型程序，实际使用时是将这五大功能模块进行串联形成一个完整的预处理部分，顺序调用各模块程序最终实现将并行划分后得到的网格结果数据交由有限元求解主模型程序去分析计算，具体流程如图1所示。
具体地，该有限元分析的大规模并行网格划分系统的五大功能模块为：用于生成核反应堆堆芯结构对应的预设格式的CAD几何模型文件和粗网格文件的CAD几何模型与粗网格的读取转换模块，用于基于所述CAD几何模型文件和所述粗网格文件，对所述粗网格文件进行网格加密处理的大规模并行网格加密模块，用于对经过网格加密处理后的网格文件添加物理标签，得到包含物理标签信息的网格文件的网格物理标签添加模块，用于根据预设需求，从添加物理标签后的网格文件中提取出相应的网格数据输出到网格结果文件的网格结果提取输出模块，以及用于将预设分析参数与所述网格结果文件相结合，并转化生成有限元求解软件所需格式的输入文件的输入文件转换设置模块。
下面分别对每一功能模块的具体作用及运行流程进行详细介绍：
CAD几何模型与粗网格的读取转换模块：
由于本实施例方案中所使用的并行网格加密程序PUMI只能对自定义的几何模型文件(DMG)和网格文件(SMB)进行一系列的分区、加密等操作，因此无法直接将核反应堆堆芯的CAD模型文件与网格文件进行读取转换。
对此，如图2所示，需要利用本实施例的CAD几何模型与粗网格的读取转换模块采用边界表示法(Brep)对核反应堆堆芯结构进行CAD建模(GEO格式)得到核反应堆堆芯的CAD几何模型文件(GEO)，并用三维有限元网格生成器GMSH对其实现初始粗网格的生成，得到粗网格文件(MSH)。
并设计了读取转换接口程序对CAD几何模型文件与粗网格文件进行格式转换，通过逐行读入文件数据，针对读取的每行数据根据关键字及分割字符将数据分类存入相应结构体，将物理标签写入输出文件，实现将CAD几何模型文件与粗网格文件转换成PUMI所能使用的自定义文件格式，得到自定义格式的几何模型文件(DMG)与自定义格式的粗网格文件(SMB)，以便支持后续操作。
大规模并行网格加密模块：
本实施例的大规模并行网格加密模块用于实现对CAD几何模型与粗网格的读取转换模块输出的自定义格式的几何模型文件(DMG)与自定义格式的粗网格文件(SMB)进行大规模并行网格加密。
具体地，如图3所示，网格加密过程为：先调用ParMETIS对输入的粗网格文件进行合理的分区处理，分区数量根据并行规模的需求以及几何模型的初始粗网格规模确定，跟进程数量保持一致。再调用Zoltan对分区后的各区域上的网格量进行负载均衡处理，保证各处理器的任务量相当，提高最终的任务执行效率。最后根据设置的加密控制参数(控制加密的规模)对粗网格文件进行迭代细化加密处理，且每次迭代过后均进行一遍负载均衡处理来实现动态负载均衡的效果，最终生成分区细化加密后的多个网格文件。
网格物理标签添加模块：
在力学问题的有限元分析中需要考虑模型的材料属性，边界条件，载荷条件等物理条件。需要将上述内容都反映在相对应位置的网格上；
对此，本实施例的网格物理标签添加模块用于读入几何模型文件以及划分处理后的网格文件，根据输入的相关参数信息对物理标签组以及网格位置进行判断以此来添加相应的物理标签，最终输出得到包含物理标签信息的新的网格数据文件，实现对网格文件添加物理标签，以便后续匹配添加实际的物理条件。
具体地，如图4所示，该网格物理标签添加模块对经过加密的网格文件添加物理标签的过程包括：读入几何模型文件、网格文件、几何模型编号、维度信息、物理标签组信息等内容生成几何模型实体与网格实体；创建相对应维度的迭代器对当前维度下的所有网格实体进行遍历；通过判断网格是否处于给定的几何模型编号所指代的几何位置来给网格实体添加给定的物理标签信息；最后将网格实体信息保存输出形成新的网格文件供下个功能模块使用。
网格结果提取输出模块：
上述网格物理标签添加模块输出的网格文件中，包含有许多网格相关的数据信息，在后续的有限元分析计算中只需要使用其中一部分数据信息，所以需要通过该网格结果提取输出模块读入几何模型文件以及经过物理标签添加的网格数据，根据需求提取相应网格数据(编号，坐标，维度等)输出到文本文件，若当前网格带有物理标签则将物理标签信息输出，最终按照各区域生成TXT格式文本文件，以供后续模块使用。
具体地，如图5所示，网格结果提取输出模块通过读入几何模型文件、添加物理标签后的网格文件，转化生成几何模型实体和网格实体，并根据输入参数得到输出文件的路径和文件名信息；在相应路径创建对应进程号的输出文本文件，创建各维度的迭代器开始网格实体遍历，各进程分别遍历各自网格文件中的网格数据信息；输出节点信息(包括编号，维度，坐标，共享区域)和单元信息(包括编号，单元类型号，维度，构成单元的节点编号)；关于物理标签信息，通过判断网格实体中是否包含来输出到结果文件中。
输入文件转换设置模块：
上述网格结果提取输出模块的输出的结果文件只包含了对几何模型大规模并行网格划分处理后的网格数据信息，在有限元求解软件中除了网格数据信息还需要设置相关的分析参数(如问题分析类型、输出内容、材料属性、边界条件、载荷条件等)。
对此，本实施例的输入文件转换设置模块需自行编写一个控制文件用于设置所有分析参数并与上述网格结果提取输出模块的输出的结果文件相结合经过一定转化生成最终有限元求解软件所需的特定格式的输入文件，即可直接调用程序进行相关问题的分析计算。具体流程如图6所示，包括：
读取网格文件，控制文件标签组信息输入；根据输入参数创建数组；遍历读取网格结果文件；根据分割字符区分节点数据与单元数据；将不同数据分别存入相应结构体数组；读取CTRL控制文件信息；存储相关输入文件设置信息；添加材料属性，边界载荷等存入对应元素结构体数组中；根据输入文件格式，读取结构体信息写入输出文件；输出生成有限元求解软件输入文件(.in)。
本实施例的有限元分析的大规模并行网格划分系统能够将CAD模型和粗网格文件转换读取并进行大规模并行网格加密，最终将大规模网格数据应用于有限元的求解软件进行分析计算，实现了将大规模并行网格划分技术应用于有限元求解软件，达到对反应堆堆芯力学问题能够进行高精度分析计算的目的。
第二实施例
本实施例提供一种有限元分析的大规模并行网格划分方法，该有限元分析的大规模并行网格划分方法包括以下步骤：
S1，生成核反应堆堆芯的预设格式的CAD几何模型文件和粗网格文件；
具体地，在本实施例中，上述步骤包括以下过程：
S11，采用边界表示法(Brep)对反应堆堆芯结构进行CAD建模，并使用GMSH进行初始粗网格的划分，得到CAD模型文件与初始粗网格文件；
S12，通过格式转换接口程序将所得CAD模型文件与初始粗网格文件转换成PUMI所能使用的自定义格式，输入给PUMI进行后续操作；
S2，基于CAD几何模型文件和粗网格文件，对粗网格文件进行网格加密；
具体地，在本实施例中，上述步骤包括以下过程：
S21，调用ParMETIS,Zoltan第三方库对网格模型进行大规模分区并实现并行网格细化加密，加密迭代进行并实现动态负载均衡；
S22，根据分区数即进程数，生成大规模并行加密后的多个网格文件；
S3，对经过网格加密处理后的网格文件添加物理标签，得到包含物理标签信息的网格文件；
具体地，在本实施例中，上述步骤包括以下过程：
S31，依据输入参数(如几何模型文件、网格文件、几何模型编号、维度、物理标签信息等)读取生成几何模型及网格实体，存储相关信息；
S32，通过判断网格是否处于所给定的几何模型编号所指代的位置处来决定是否添加物理标签信息；
S4，根据预设需求，从添加物理标签后的网格文件中提取出相应的网格数据输出到网格结果文件；
具体地，在本实施例中，上述步骤具体为：
网格结果提取输出模块程序读取添加物理标签后的网格文件，将相应网格数据(如编号，单元类型，坐标，物理标签等)写入网格结果输出文件中；
S5，将预设分析参数与网格结果文件相结合，并转化生成有限元求解软件所需格式的输入文件。
具体地，在本实施例中，上述步骤包括以下过程：
S51，输入文件设置模块程序读取网格结果输出文件，将网格数据按单元类型(点、线、面、体)存储入不同结构体数组中；
S52，读取CTRL控制文件存储输入文件的相关设置参数以及物理定义(如材料属性、载荷边界等)与网格单元的匹配关系；
S53，根据有限元求解软件的输入文件格式从结构体数组中提取相应数据并写入输出文件中，生成最终有限元求解软件的输入文件(.in)；
S6，将输入文件交由有限元求解软件求解得到最终的模拟计算结果。
本实施例的有限元分析的大规模并行网格划分方法能够将CAD模型和粗网格文件转换读取并进行大规模并行网格加密，最终将大规模网格数据应用于有限元的求解软件进行分析计算，实现了将大规模并行网格划分技术应用于有限元求解软件，达到对反应堆堆芯力学问题能够进行高精度分析计算的目的。
此外，需要说明的是，本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
最后需说明的是，以上仅是本发明优选实施方式，应当指出，尽管已描述了本发明优选实施例，但对于本技术领域的普通技术人员来说，一旦得知了本发明的基本创造性概念，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
Claims (10)
1.一种有限元分析的大规模并行网格划分系统，其特征在于，包括：
CAD几何模型与粗网格的读取转换模块，用于生成核反应堆堆芯结构对应的预设格式的CAD几何模型文件和粗网格文件；
大规模并行网格加密模块，用于基于所述CAD几何模型文件和所述粗网格文件，对所述粗网格文件进行网格加密处理；
网格物理标签添加模块，用于对经过网格加密处理后的网格文件添加物理标签，得到包含物理标签信息的网格文件；
网格结果提取输出模块，用于根据预设需求，从添加物理标签后的网格文件中提取出相应的网格数据输出到网格结果文件；
输入文件转换设置模块，用于将预设分析参数与所述网格结果文件相结合，并转化生成有限元求解软件所需格式的输入文件。
2.如权利要求1所述的有限元分析的大规模并行网格划分系统，其特征在于，所述CAD几何模型与粗网格的读取转换模块具体用于：
采用边界表示法对核反应堆堆芯结构进行CAD建模，并用三维有限元网格生成器对其实现初始粗网格的生成；
对生成的CAD模型和初始粗网格文件进行格式转换，得到并行网格加密程序所能使用的CAD几何模型文件和粗网格文件。
3.如权利要求1所述的有限元分析的大规模并行网格划分系统，其特征在于，所述大规模并行网格加密模块具体用于：
对粗网格文件进行分区处理，分区数量根据并行规模的需求以及CAD几何模型的初始粗网格规模确定，与进程数量保持一致；
对分区后的各区域上的网格量进行负载均衡处理；
根据预设的加密控制参数对粗网格文件进行迭代细化加密处理，且每次迭代过后均进行一遍负载均衡处理来实现动态负载均衡的效果。
4.如权利要求1所述的有限元分析的大规模并行网格划分系统，其特征在于，所述网格物理标签添加模块具体用于：
读取生成所述CAD几何模型文件的几何模型实体，以及经过网格加密处理后的网格文件的网格实体；
创建相对应维度的迭代器对当前维度下的所有网格实体进行遍历；
通过判断网格是否处于给定的几何模型编号所指代的几何位置来给网格实体添加给定的物理标签信息。
5.如权利要求1所述的有限元分析的大规模并行网格划分系统，其特征在于，所述网格结果提取输出模块具体用于：
读取生成所述CAD几何模型文件的几何模型实体，以及添加物理标签后的网格文件的网格实体；
根据预设输入参数得到输出文件的路径和文件名信息；
在相应路径创建对应进程号的输出文本文件，创建各维度的迭代器开始网格实体遍历，各进程分别遍历各自网格文件中的网格数据信息；
输出节点信息和单元信息；对于物理标签信息，通过判断网格实体中是否包含来输出到结果文件中。
6.如权利要求1所述的有限元分析的大规模并行网格划分系统，其特征在于，所述输入文件转换设置模块具体用于：
根据预设输入参数创建数组；
遍历读取所述网格结果文件；
根据分割字符区分节点数据与单元数据；
将不同数据分别存入相应结构体数组；
读取预设控制文件信息；
存储相关输入文件设置信息；
将材料属性及边界载荷存入对应元素结构体数组中；
根据输入文件格式，读取结构体信息写入输出文件，生成有限元求解软件所需格式的输入文件。
7.一种有限元分析的大规模并行网格划分方法，其特征在于，包括：
生成核反应堆堆芯对应的预设格式的CAD几何模型文件和粗网格文件；
基于CAD几何模型文件和粗网格文件，对粗网格文件进行网格加密处理；
对经过网格加密处理后的网格文件添加物理标签，得到包含物理标签信息的网格文件；
根据预设需求，从添加物理标签后的网格文件中提取出相应的网格数据输出到网格结果文件；
将预设分析参数与所述网格结果文件相结合，并转化生成有限元求解软件所需格式的输入文件。
8.如权利要求7所述的有限元分析的大规模并行网格划分方法，其特征在于，生成预设格式的CAD几何模型文件和粗网格文件，包括：
采用边界表示法对核反应堆堆芯结构进行CAD建模，并用三维有限元网格生成器对其实现初始粗网格的生成；
对生成的CAD模型和初始粗网格文件进行格式转换，得到并行网格加密程序所能使用的CAD几何模型文件和粗网格文件；
所述对粗网格文件进行网格加密处理，包括：
对粗网格文件进行分区处理，分区数量根据并行规模的需求以及CAD几何模型的初始粗网格规模确定，与进程数量保持一致；
对分区后的各区域上的网格量进行负载均衡处理；
根据预设的加密控制参数对粗网格文件进行迭代细化加密处理，且每次迭代过后均进行一遍负载均衡处理来实现动态负载均衡的效果。
9.如权利要求7所述的有限元分析的大规模并行网格划分方法，其特征在于，所述对经过网格加密处理后的网格文件添加物理标签，包括：
读取生成所述CAD几何模型文件的几何模型实体，以及经过网格加密处理后的网格文件的网格实体；
创建相对应维度的迭代器对当前维度下的所有网格实体进行遍历；
通过判断网格是否处于给定的几何模型编号所指代的几何位置来给网格实体添加给定的物理标签信息；
所述根据预设需求，从添加物理标签后的网格文件中提取出相应的网格数据输出到网格结果文件，包括：
读取生成所述CAD几何模型文件的几何模型实体，以及添加物理标签后的网格文件的网格实体；
根据预设输入参数得到输出文件的路径和文件名信息；
在相应路径创建对应进程号的输出文本文件，创建各维度的迭代器开始网格实体遍历，各进程分别遍历各自网格文件中的网格数据信息；
输出节点信息和单元信息；对于物理标签信息，通过判断网格实体中是否包含来输出到结果文件中。
10.如权利要求7所述的有限元分析的大规模并行网格划分方法，其特征在于，所述将预设分析参数与所述网格结果文件相结合，并转化生成有限元求解软件所需格式的输入文件，包括：
根据预设输入参数创建数组；
遍历读取所述网格结果文件；
根据分割字符区分节点数据与单元数据；
将不同数据分别存入相应结构体数组；
读取预设控制文件信息；
存储相关输入文件设置信息；
将材料属性及边界载荷存入对应元素结构体数组中；
根据输入文件格式，读取结构体信息写入输出文件，生成有限元求解软件所需格式的输入文件。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911244216.1A CN111125949A (zh) | 2019-12-06 | 2019-12-06 | 一种有限元分析的大规模并行网格划分系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911244216.1A CN111125949A (zh) | 2019-12-06 | 2019-12-06 | 一种有限元分析的大规模并行网格划分系统及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111125949A true CN111125949A (zh) | 2020-05-08 |
Family
ID=70497790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911244216.1A Pending CN111125949A (zh) | 2019-12-06 | 2019-12-06 | 一种有限元分析的大规模并行网格划分系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111125949A (zh) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112130998A (zh) * | 2020-09-23 | 2020-12-25 | 中国核动力研究设计院 | 适用于多环路压水堆的核反应堆系统分析程序的优化方法 |
| CN112463360A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-03-09 | 空气动力学国家重点实验室 | 一种百亿百gb量级网格数据文件的并行读入方法 |
| CN112464540A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-03-09 | 杭州电子科技大学 | 一种适用于数值反应堆的大规模并行网格生成方法和系统 |
| CN113177335A (zh) * | 2021-04-07 | 2021-07-27 | 北京科技大学 | 快中子反应堆全堆芯结构大规模网格自动生成方法及系统 |
| CN113239591A (zh) * | 2021-05-18 | 2021-08-10 | 北京科技大学 | 面向dcu集群的大规模有限元网格并行分区的方法及装置 |
| CN114091403A (zh) * | 2021-12-03 | 2022-02-25 | 芯和半导体科技(上海)有限公司 | 一种仿真模拟方法以及装置 |
| CN114757124A (zh) * | 2022-04-21 | 2022-07-15 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于xml的cfd工作流建模方法、装置、计算机及存储介质 |
| CN114970196A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-08-30 | 北京科技大学 | 冶金容器的模型和结构化网格同步快速生成方法及装置 |
| CN117875136A (zh) * | 2024-03-11 | 2024-04-12 | 西安羚控电子科技有限公司 | 一种有限元流程化建模方法及装置 |
| CN118037995A (zh) * | 2024-04-15 | 2024-05-14 | 国家超级计算天津中心 | 网格模型生成方法、设备和存储介质 |
| CN118153141A (zh) * | 2024-05-11 | 2024-06-07 | 中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所 | 大规模网格生成方法及装置 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7324103B2 (en) * | 2001-10-30 | 2008-01-29 | Ford Motor Company | System and method of direct mesh manipulation |
| CN102592020A (zh) * | 2012-01-06 | 2012-07-18 | 北京航空航天大学 | 一种航空参数处理设备可靠性薄弱环节确定方法 |
| US20140379308A1 (en) * | 2013-06-24 | 2014-12-25 | Fujitsu Limited | Decoupled parallel meshing in computer aided design |
| US8983817B2 (en) * | 2008-12-04 | 2015-03-17 | The Boeing Company | Dynamic load balancing for adaptive meshes |
| CN104765589A (zh) * | 2014-01-02 | 2015-07-08 | 广州中国科学院软件应用技术研究所 | 基于mpi的网格并行预处理方法 |
| CN106021824A (zh) * | 2016-07-01 | 2016-10-12 | 北京航空航天大学 | 一种确定性有限元软件在含区间参数简单或大型复杂结构分析中的应用方法 |
| CN107403466A (zh) * | 2017-08-03 | 2017-11-28 | 中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所 | 基于全局加密的超大规模非结构网格生成方法 |
| US9990445B2 (en) * | 2012-06-25 | 2018-06-05 | Fujitsu Limited | Decoupled parallel meshing in computer aided design |
| CN108694296A (zh) * | 2018-06-22 | 2018-10-23 | 武汉大学 | 一种针对大型复杂模型电场数值计算的有限元建模方法 |
| CN109063235A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-12-21 | 中国原子能科学研究院 | 一种用于反应堆模拟的多物理耦合系统及方法 |
| CN110516325A (zh) * | 2019-08-12 | 2019-11-29 | 青岛雷沃工程机械有限公司 | 一种cae自动化仿真分析方法和系统 |
-
2019
- 2019-12-06 CN CN201911244216.1A patent/CN111125949A/zh active Pending
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7324103B2 (en) * | 2001-10-30 | 2008-01-29 | Ford Motor Company | System and method of direct mesh manipulation |
| US8983817B2 (en) * | 2008-12-04 | 2015-03-17 | The Boeing Company | Dynamic load balancing for adaptive meshes |
| CN102592020A (zh) * | 2012-01-06 | 2012-07-18 | 北京航空航天大学 | 一种航空参数处理设备可靠性薄弱环节确定方法 |
| US9990445B2 (en) * | 2012-06-25 | 2018-06-05 | Fujitsu Limited | Decoupled parallel meshing in computer aided design |
| US20140379308A1 (en) * | 2013-06-24 | 2014-12-25 | Fujitsu Limited | Decoupled parallel meshing in computer aided design |
| CN104765589A (zh) * | 2014-01-02 | 2015-07-08 | 广州中国科学院软件应用技术研究所 | 基于mpi的网格并行预处理方法 |
| CN106021824A (zh) * | 2016-07-01 | 2016-10-12 | 北京航空航天大学 | 一种确定性有限元软件在含区间参数简单或大型复杂结构分析中的应用方法 |
| CN107403466A (zh) * | 2017-08-03 | 2017-11-28 | 中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所 | 基于全局加密的超大规模非结构网格生成方法 |
| CN109063235A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-12-21 | 中国原子能科学研究院 | 一种用于反应堆模拟的多物理耦合系统及方法 |
| CN108694296A (zh) * | 2018-06-22 | 2018-10-23 | 武汉大学 | 一种针对大型复杂模型电场数值计算的有限元建模方法 |
| CN110516325A (zh) * | 2019-08-12 | 2019-11-29 | 青岛雷沃工程机械有限公司 | 一种cae自动化仿真分析方法和系统 |
Non-Patent Citations (8)
| Title |
|---|
| MUROTANI,KOHEI ET AL.: "Hierarchical domain decomposition with parallel mesh refinement for billions-of-dof scale finitement analysis", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF COMPUTATIONAL METHODS》 * |
| XIAOQING WANG ET AL.: "A Fast Parallel Large-scale Grid Generator for Parallel Computing in Engineering Simulation", 《PROCEEDINGS OF ICOACS2016》 * |
| 李磊等: "《ANSYS分析入门与上机应用》", 30 June 2018, 天津大学出版社 * |
| 杨文，等: "数值反应堆及CVR1.0研究进展", 《原子能科学技术》 * |
| 王小庆: "超大型结构有限元分析并行计算方法及应用研究", 《中国博士学位论文全文数据库（电子期刊）工程科技II辑》 * |
| 田美丽等: "《机械CAD/CAM》", 30 August 2005, 中国电力出版社 * |
| 赵大伟: "面向大规模数值模拟的并行非结构网格生成方法研究", 《中国博士学位论文全文数据库（电子期刊）工程科技II辑》 * |
| 郭海兵，等: "基于CAD建模和有限元方法的三维中子扩散程序", 《清华大学学报（自然科学版）》 * |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112130998B (zh) * | 2020-09-23 | 2022-02-01 | 中国核动力研究设计院 | 适用于多环路压水堆的核反应堆系统分析程序的优化方法 |
| CN112130998A (zh) * | 2020-09-23 | 2020-12-25 | 中国核动力研究设计院 | 适用于多环路压水堆的核反应堆系统分析程序的优化方法 |
| CN112463360A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-03-09 | 空气动力学国家重点实验室 | 一种百亿百gb量级网格数据文件的并行读入方法 |
| CN112464540A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-03-09 | 杭州电子科技大学 | 一种适用于数值反应堆的大规模并行网格生成方法和系统 |
| CN112464540B (zh) * | 2020-12-17 | 2024-10-01 | 杭州电子科技大学 | 一种适用于数值反应堆的大规模并行网格生成方法和系统 |
| CN113177335A (zh) * | 2021-04-07 | 2021-07-27 | 北京科技大学 | 快中子反应堆全堆芯结构大规模网格自动生成方法及系统 |
| CN113177335B (zh) * | 2021-04-07 | 2022-06-24 | 北京科技大学 | 快中子反应堆全堆芯结构大规模网格自动生成方法及系统 |
| CN113239591B (zh) * | 2021-05-18 | 2023-10-27 | 北京科技大学 | 面向dcu集群的大规模有限元网格并行分区的方法及装置 |
| CN113239591A (zh) * | 2021-05-18 | 2021-08-10 | 北京科技大学 | 面向dcu集群的大规模有限元网格并行分区的方法及装置 |
| CN114091403A (zh) * | 2021-12-03 | 2022-02-25 | 芯和半导体科技(上海)有限公司 | 一种仿真模拟方法以及装置 |
| CN114757124A (zh) * | 2022-04-21 | 2022-07-15 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于xml的cfd工作流建模方法、装置、计算机及存储介质 |
| CN114757124B (zh) * | 2022-04-21 | 2024-02-27 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于xml的cfd工作流建模方法、装置、计算机及存储介质 |
| CN114970196B (zh) * | 2022-06-14 | 2022-12-09 | 北京科技大学 | 冶金容器的模型和结构化网格同步快速生成方法及装置 |
| CN114970196A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-08-30 | 北京科技大学 | 冶金容器的模型和结构化网格同步快速生成方法及装置 |
| CN117875136A (zh) * | 2024-03-11 | 2024-04-12 | 西安羚控电子科技有限公司 | 一种有限元流程化建模方法及装置 |
| CN118037995A (zh) * | 2024-04-15 | 2024-05-14 | 国家超级计算天津中心 | 网格模型生成方法、设备和存储介质 |
| CN118153141A (zh) * | 2024-05-11 | 2024-06-07 | 中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所 | 大规模网格生成方法及装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111125949A (zh) | 一种有限元分析的大规模并行网格划分系统及方法 | |
| De La Asunción et al. | Simulation of one-layer shallow water systems on multicore and CUDA architectures | |
| Lee et al. | Hardware context-switch methodology for dynamically partially reconfigurable systems | |
| Sihombing et al. | Parallel fault tree analysis for accurate reliability of complex systems | |
| JP5402351B2 (ja) | 多目的最適化設計支援装置、方法、及びプログラム | |
| Lorendeau et al. | In-situ visualization in fluid mechanics using catalyst: A case study for code saturne | |
| CN103617353A (zh) | 反应堆模拟方法、数据库处理方法及系统 | |
| Oberhuber et al. | TNL: Numerical library for modern parallel architectures | |
| CN114444274B (zh) | 一种从非结构网格中重构原结构网格的方法、介质及装置 | |
| CN113177335B (zh) | 快中子反应堆全堆芯结构大规模网格自动生成方法及系统 | |
| Capasso et al. | Stress-based topology optimization of compliant mechanisms using nonlinear mechanics | |
| CN113011072A (zh) | 基于midas-pfc3d的离散元复杂模型识别方法 | |
| Palmer et al. | Efficient data IO for a parallel global cloud resolving model | |
| WO2023138077A1 (zh) | 反应堆建模数据获取方法、装置、设备、介质和程序产品 | |
| Sanfui et al. | Symbolic and numeric kernel division for graphics processing unit-based finite element analysis assembly of regular meshes with modified sparse storage formats | |
| JP5817341B2 (ja) | 情報処理方法、プログラム及び装置 | |
| Chen et al. | Enabling in situ pre-and post-processing for exascale hemodynamic simulations-a co-design study with the sparse geometry Lattice-Boltzmann code HemeLB | |
| Parker | Economic Cycles and the Thermodynamic Uncertainty Relations | |
| CN109582938A (zh) | 报表生成方法和装置 | |
| Tomczak et al. | Complete piso and simple solvers on graphics processing units | |
| Ming et al. | The Linear System Solver of Programs Named CORTH and KYLIN2 | |
| Peterka et al. | Parallel visualization on leadership computing resources | |
| Liu et al. | An object-oriented serial and parallel DSMC simulation package | |
| Fanning et al. | SAS4A/SASSYS-1 Modernization | |
| JP2005259043A (ja) | ３次元メッシュ生成方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200508 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |