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大规模科学与工程计算被公认为科学研究中处于试验和理论研究方法同等重要的第三种方法。单个计算机由于硬件的限制,其计算能力远远不能满足大规模科学与工程计算的要求,高性能并行计算成为实现这种计算的唯一途径。流体运动的仿真模拟一直是大规模科学与工程计算的一个最为重要的领域之一,也是一个非常具有挑战性的课题。
建立在微观模型上的格子Boltzmann方法是近年来发展起来的一种模拟流体流动新的计算方法。格子Bolzmann方法具有计算简单,能够处理复杂边界问题,天然并行等很多优点。尽管在应用格子Boltzmann方法对流体模拟和建模方面取得了重要进展,但是对格子Boltzmann方法并行化的研究工作仍然较少,为了能使计算工作者更加有效地利用格子Boltzmann方法,本文着重研究了格子Boltzmann方法的并行化。
本文设计了基于虚拟进程拓扑的并行格子Boltzmann方法。在Windows XP环境下,基于ANSIC和并行库函数MPI(Message Passing Interface)对空腔流和Benard对流进行了模拟实验,并对并行性能和实验结果进行了分析研究。