本公開涉及計算流體力學(xué)(cfd)，尤其是涉及一種基于cgns混合網(wǎng)格的并行讀取方法。

背景技術(shù)：

1、計算流體力學(xué)(cfd)是一種用于模擬和分析流體流動、傳熱和其他相關(guān)物理現(xiàn)象的技術(shù)。它在航空發(fā)動機(jī)設(shè)計中尤為重要，因為可以在虛擬環(huán)境中測試和優(yōu)化發(fā)動機(jī)性能，從而減少物理試驗的需求和成本。cgns是cfd數(shù)據(jù)存儲和交換的標(biāo)準(zhǔn)格式，廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車等領(lǐng)域，用于存儲大規(guī)模網(wǎng)格和仿真數(shù)據(jù)。

2、隨著航空發(fā)動機(jī)數(shù)值仿真中網(wǎng)格規(guī)模的不斷擴(kuò)大，且構(gòu)型復(fù)雜使得混合網(wǎng)格應(yīng)用場景不斷增加，而由于混合網(wǎng)格中每個網(wǎng)格的拓?fù)溟L度不一致，往往采用從前向后依次讀取網(wǎng)格拓?fù)涞姆绞?，通過讀完前一個網(wǎng)格拓?fù)湫畔?，才能確定下一個網(wǎng)格拓?fù)湫畔⒌臏?zhǔn)確起始位置，這樣才能保證單個網(wǎng)格拓?fù)湫畔⒌耐暾x取，這種具有前后依賴關(guān)系的網(wǎng)格拓?fù)浯鎯Ψ绞剑诓⑿杏嬎阒性斐闪司W(wǎng)格分區(qū)上的困難，制約了并行計算的應(yīng)用，而傳統(tǒng)的單進(jìn)程讀取方法難以滿足高效仿真的需求，導(dǎo)致仿真速度緩慢，影響了設(shè)計和優(yōu)化過程。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述問題而提出了本公開。本公開提供了一種基于cgns混合網(wǎng)格的并行讀取方法。

2、根據(jù)本公開的一個方面，提供了一種基于cgns混合網(wǎng)格的并行讀取方法，包括以下步驟：

3、s1:根據(jù)cgns網(wǎng)格頂點數(shù)量，計算進(jìn)程需要讀入的上下限，每個進(jìn)程分別讀入該進(jìn)程上下限之間網(wǎng)格數(shù)據(jù)；

4、s2:將前一個進(jìn)程的最后n個的點信息通信到下一個進(jìn)程；每個進(jìn)程分析點后，確定哪些點可能為網(wǎng)格單元類型數(shù)據(jù)，作為可能的拓?fù)淦瘘c；

5、s3:根據(jù)可能的拓?fù)淦瘘c的集合，開始生成所有可能的網(wǎng)格拓?fù)洌?/p>

6、s4:根據(jù)已確定好網(wǎng)格拓?fù)湫畔⒌倪M(jìn)程，通過通信確定其他進(jìn)程的唯一網(wǎng)格拓?fù)?；重?fù)這一循環(huán)直到所有進(jìn)程找到唯一網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/p>

7、此外，根據(jù)本公開一個方面的基于cgns混合網(wǎng)格的并行讀取方法，還包括：s1包括以下步驟：

8、s11：打開cgns網(wǎng)格，確定節(jié)點為混合網(wǎng)絡(luò)；獲取文件體點拓?fù)鋽?shù)據(jù)的大??；

9、s12每個進(jìn)程根據(jù)節(jié)點數(shù)量計算當(dāng)前進(jìn)程需要讀入的上下限，通過調(diào)用cgns的讀數(shù)據(jù)接口，將數(shù)據(jù)讀入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

10、此外，根據(jù)本公開一個方面的基于cgns混合網(wǎng)格的并行讀取方法，還包括：s2包括以下步驟：

11、s21:當(dāng)前進(jìn)程通過通信獲取從上一個進(jìn)程缺失的點信息，前一個進(jìn)程將末尾的點通信到當(dāng)前進(jìn)程，被通信的點個數(shù)為最大拓?fù)潼c個數(shù)加一；

12、s22:建立支持的網(wǎng)格單元類型代號表；

13、s23:循環(huán)判斷被通信的點是否存在與網(wǎng)格單元類型代號表中，如果存在，則標(biāo)記為可能為拓?fù)淦鹗键c；

14、s24：對所有已經(jīng)標(biāo)為可能起始點進(jìn)一步優(yōu)化和篩選，如果起始點所代表的拓?fù)潼c的結(jié)尾小于或等于通信點的結(jié)尾，則代表該拓?fù)淇梢栽谏弦粋€進(jìn)程生成，重新標(biāo)記為非起始點；

15、s25：在篩選結(jié)束后，則將對可能的拓?fù)淦鹗键c循環(huán)，生成網(wǎng)格拓?fù)洹?/p>

16、此外，根據(jù)本公開一個方面的基于cgns混合網(wǎng)格的并行讀取方法，還包括：s3包括以下步驟：

17、s31:循環(huán)所有啟示位置，每個循環(huán)中將點插入進(jìn)程點的前面，將結(jié)束點位置通信到下一個進(jìn)程，如果結(jié)束點位置還未被確定，通信減1；

18、s32:進(jìn)程從上一個進(jìn)程接受結(jié)束點位置；如果不是減1，更新此進(jìn)程的開始位置；上個進(jìn)程結(jié)束位置加1就是這個進(jìn)程的開始位置；檢查是否已經(jīng)計算過該位置，如果已經(jīng)計算過直接保存拓?fù)?，更新?dāng)前進(jìn)程結(jié)束點；

19、s33:如果位置確定，還未生成拓?fù)洌苯犹酱_定的起始位置開始計算；

20、s34:如果未確定開始位置，嘗試生成當(dāng)前循環(huán)的拓?fù)洌蝗绻诰W(wǎng)格類型點上出現(xiàn)了非法的數(shù)字，則可以認(rèn)為這個可能開始點錯誤，直接跳過；如果一直生成下去直到點結(jié)束，則暫時保存；

21、s35:每個循環(huán)結(jié)束前，確認(rèn)進(jìn)程中是否只有一個可能的網(wǎng)格拓?fù)?，如果只有一個，直接保存唯一的網(wǎng)格拓?fù)浜螅略撨M(jìn)程的已知開始點和已知結(jié)束點；如果為多個，則重復(fù)步驟s31-s35。

22、此外，根據(jù)本公開一個方面的基于cgns混合網(wǎng)格的并行讀取方法，還包括：s3還包括以下步驟：

23、s36:當(dāng)所有循環(huán)結(jié)束后，進(jìn)程中仍然存在多個可能得網(wǎng)格拓?fù)?，則需要進(jìn)程間的通信進(jìn)一步挑選正確的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)漤樞颉?/p>

24、此外，根據(jù)本公開一個方面的基于cgns混合網(wǎng)格的并行讀取方法，還包括：所述非法的數(shù)字是指不在網(wǎng)格單元類型代號表中的數(shù)字。

25、此外，根據(jù)本公開一個方面的基于cgns混合網(wǎng)格的并行讀取方法，還包括，s4包括以下步驟；

26、s41：當(dāng)有進(jìn)程中存在多個可能的網(wǎng)格拓?fù)鋾r，即有的進(jìn)程沒能更新已知開始點和已知結(jié)束點時，需要通信來確定正確的拓?fù)洌?/p>

27、s42：前一個進(jìn)程將該進(jìn)程已知結(jié)束點通信到當(dāng)前進(jìn)程；

28、s43：將前一個進(jìn)程的已知結(jié)束點+1更新為當(dāng)前進(jìn)程的已知開始點；

29、s44；重復(fù)循環(huán)過程直到整個網(wǎng)格劃分進(jìn)程域中所有的進(jìn)程都更新了已知開始點和已知結(jié)束點，即找到唯一正確的拓?fù)?；?dāng)所有位置信息都確定完畢后，結(jié)束循環(huán)。

30、此外，根據(jù)本公開一個方面的基于cgns混合網(wǎng)格的并行讀取方法，還包括：s42中已知結(jié)束點是指網(wǎng)格結(jié)束點數(shù)組中前一個進(jìn)程位置的數(shù)據(jù)。

31、此外，根據(jù)本公開一個方面的基于cgns混合網(wǎng)格的并行讀取方法，還包括：所述s43中前一個進(jìn)程的已知結(jié)束點不是減1的情況時，將前一個進(jìn)程已知結(jié)束點加1作為當(dāng)前進(jìn)程的開始點。

32、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本公開具有以下有益效果：

33、1、本公開通過多進(jìn)程并行讀取和處理cgns混合網(wǎng)格數(shù)據(jù)，顯著提高了數(shù)據(jù)讀取和處理的效率。在多進(jìn)程方法中，每個進(jìn)程負(fù)責(zé)讀取和處理部分網(wǎng)格數(shù)據(jù)，避免了單進(jìn)程讀取方法中因數(shù)據(jù)量過大導(dǎo)致的時間瓶頸以及處理混合網(wǎng)格時原來無法使用并行計算進(jìn)程讀取數(shù)據(jù)上下限的問題。

34、2、本公開不僅提高了數(shù)據(jù)讀取效率，還通過并行間大量的通信處理降低了單一進(jìn)程冗余計算的負(fù)擔(dān)，對于需要快速迭代設(shè)計和優(yōu)化的工程應(yīng)用具有重要意義。

技術(shù)特征：

1.一種基于cgns混合網(wǎng)格的并行讀取方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的基于cgns混合網(wǎng)格的并行讀取方法，其特征在于，s1包括以下步驟：

3.如權(quán)利要求1所述的基于cgns混合網(wǎng)格的并行讀取方法，其特征在于：s2包括以下步驟：

4.如權(quán)利要求1所述的基于cgns混合網(wǎng)格的并行讀取方法，其特征在于：s3包括以下步驟：

5.如權(quán)利要求4所述的基于cgns混合網(wǎng)格的并行讀取方法，其特征在于：s3還包括以下步驟：

6.如權(quán)利要求4所述的基于cgns混合網(wǎng)格的并行讀取方法，其特征在于：所述非法的數(shù)字是指不在網(wǎng)格單元類型代號表中的數(shù)字。

7.如權(quán)利要求1所述的基于cgns混合網(wǎng)格的并行讀取方法，其特征在于：s4包括以下步驟；

8.如權(quán)利要求7所述的基于cgns混合網(wǎng)格的并行讀取方法，其特征在于：s42中已知結(jié)束點是指網(wǎng)格結(jié)束點數(shù)組中前一個進(jìn)程位置的數(shù)據(jù)。

9.如權(quán)利要求7所述的基于cgns混合網(wǎng)格的并行讀取方法，其特征在于：所述s43中前一個進(jìn)程的已知結(jié)束點不是減1的情況時，將前一個進(jìn)程已知結(jié)束點加1作為當(dāng)前進(jìn)程的開始點。

技術(shù)總結(jié)
本公開涉及計算流體力學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是提供一種基于CGNS混合網(wǎng)格的并行讀取方法，包括以下步驟：S1:根據(jù)CGNS網(wǎng)格頂點數(shù)量，計算進(jìn)程需要讀入的上下限，每個進(jìn)程分別讀入該進(jìn)程上下限之間網(wǎng)格數(shù)據(jù)；S2:將前一個進(jìn)程的最后n個的點信息通信到下一個進(jìn)程；每個進(jìn)程分析點后，確定哪些點可能為網(wǎng)格單元類型數(shù)據(jù)，作為可能的拓?fù)淦瘘c；S3:根據(jù)可能的拓?fù)淦瘘c的集合，開始生成所有可能的網(wǎng)格拓?fù)洌籗4:根據(jù)已確定好網(wǎng)格拓?fù)湫畔⒌倪M(jìn)程，通過通信確定其他進(jìn)程的唯一網(wǎng)格拓?fù)?；重?fù)這一循環(huán)直到所有進(jìn)程找到唯一網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。本公開通過多進(jìn)程并行讀取和處理CGNS混合網(wǎng)格數(shù)據(jù)，顯著提高了數(shù)據(jù)讀取和處理的效率。

技術(shù)研發(fā)人員：葛笑言,李義進(jìn),高浩卜
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國航空發(fā)動機(jī)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30