中国海洋大学武文斌获国家专利权
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龙图腾网获悉中国海洋大学申请的专利水下爆炸LDG数值模型的OpenMP并行计算方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121050861B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-10发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511574713.3,技术领域涉及:G06F9/48;该发明授权水下爆炸LDG数值模型的OpenMP并行计算方法是由武文斌;雷云涛;刘双设计研发完成,并于2025-10-31向国家知识产权局提交的专利申请。
本水下爆炸LDG数值模型的OpenMP并行计算方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种水下爆炸LDG数值模型的OpenMP并行计算方法,属于计算机数据处理计算技术领域。本发明创新地将OpenMP并行计算方法引入LDG方法中模拟水下爆炸冲击空化载荷研究中。采用OpenMP并行技术,将水下爆炸计算问题中的计算密集型任务分解到多个核心上协同处理,克服了传统的串行计算方法中的计算效率低、计算规模受限等缺陷。并针对水下爆炸冲击空化载荷的OpenMP并行计算进行了优化,通过合并计算任务,将每个单元内两个独立的辅助变量计算任务,合并到一个OpenMP并行域内执行,减少了并行区域的创建和销毁开销,降低线程同步和管理开销。同时,改善存储数值通量的数组结构,优化其在内存中的布局。
本发明授权水下爆炸LDG数值模型的OpenMP并行计算方法在权利要求书中公布了:1.一种水下爆炸LDG数值模型的OpenMP并行计算方法,其特征在于,包括以下过程: 步骤1,导入离散流场文件及识别边界条件; 步骤2,识别水下爆炸串行数值计算中计算密集型任务; 步骤3,创建并行计算环境;在启用并行计算前,根据计算平台的物理核心数,通过调用OpenMP并行计算函数,设定并行计算域所要启动的线程数;启动多个线程,并将后续循环计算任务分配给设置的线程,每个线程执行所分配的计算任务;具体包括: 对于水下爆炸数值计算中多个独立的循环计算,将控制方程中相互独立的辅助变量计算任务合并到同一个并行循环体内;使用并行计算指令创建一个并行计算域,在该并行域的循环计算中,完成对多个物理量的计算; 在水下爆炸数值计算中,对于流场中不同的边界条件下的计算表达式,将所有边界单元置于一个统一的循环中进行处理,并仅创建一个OpenMP并行域;在循环内,通过selectcase分支语句,根据当前处理的边界单元的边界标识,选择并执行对应的计算表达式; 步骤4,指定循环计算中的私有变量和公共变量以及数组存储结构的优化;具体包括: 对在单次循环内部使用的临时变量声明为私有变量,包括流场单元编号、单元边的编号、单元中高斯积分点编号,确保每个线程都拥有这些变量的独立值;对于大型全局数组声明为公共变量,包括单元基函数数组、单元法向量数组以及单元数值通量数组,指示所有线程直接访问同一份内存,避免不必要的内存拷贝; 优化并行计算域中的数组存储结构,保证一个单元中边界处的数值通量和单元内部中各个高斯积分点处的相应物理量在内存中连续储存,呈现出连续的流式特征,提升缓存命中率; 步骤5,针对水下爆炸问题中的控制方程求解循环、单元数值通量计算以及时域更新循环采用OpenMP并行计算;具体包括: S51,采用OpenMP并行计算对水下爆炸控制方程求解;并行计算循环遍历每一个离散单元,并基于当前时刻的物理场状态,计算每个离散单元在控制方程中的两个辅助变量和动压对时间的二阶偏导; S52,采用OpenMP并行计算对单元边界数值通量进行计算;并行计算循环遍历每一个离散单元中的每条边,基于当前时刻的物理场状态、边界两侧物理量的平均值和物理量在法向的跳跃量,计算单元边界数值通量; S53,采用OpenMP并行计算对时域更新进行求解;采用四阶龙格—库塔法根据当前时刻的物理量或者初始条件,更新下一时间步所有单元的动压对时间的一阶偏导和动压结果。
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