[发明专利]基于CUDA的化工流程模拟软件提高计算速度的方法

权利要求书

1.一种基于CUDA的化工流程模拟软件提高计算速度的方法，其特征在于：

S1、通过对计算机性能的测试确定阈值T，作为参数配置到化工流程模拟软件；

S2、化工流程模拟软件搭建模拟工程文件，模拟化工过程建立化工单元模型，并输入相关的物料数据和参数数据；

S3、通过数学建模将模拟工程中的各项数据转化为非线性方程组，表示为其矩阵形式表示为记为F(x)＝0

S4、设定[x_1(k),x_2(k),…,x_n(k)]是方程组的一组近似根，方程组中非线性方程对未知数求偏导，将偏导组合成Jacobi矩阵，表示为

S5、根据未知数的值求解非线性方程组的残差，Jacobi矩阵与残差组合成线性方程组，表示为

S6、设定未知数一组初值[x₁₍₀₎,x₂₍₀₎,…,x_n(0)]；

S7、将未知数的值代入F(x)，F'(x)，得到残差的值；

S8、组织Jacobi矩阵数据，提取矩阵的非零数据，将这些数据的行坐标组织为数组rows，列坐标组织为数组columns，系数的值组织为数组values，残差值组织成数组b；

S9、根据矩阵的维度确定将要采用的算法

S9.1、若维度大于或等于阈值T，采用CUDA提供GPU算法；

S9.2、若维度小于阈值T，则采用CUDA提供的CPU算法；

S10、将求解的结果作为未知数的梯度，通过x_(k+1)＝x_(k)+F'(x_(k))^-1·F(x_(k))计算得到新的迭代未知数值，表示为[x_1(k),x_2(k),…,x_n(k)]；

S11、判断二次迭代未知数的差值，若在设定的精度要求范围内，则结束运行返回结果；若未达到精度要求，则将新的未知数值[x_1(k),x_2(k),…,x_n(k)]带入计算，重复步骤S7-10，直至差值满足精度要求或达到设定的迭代次数。

2.根据权利要求1所述的基于CUDA的化工流程模拟软件提高计算速度的方法，其特征在于，使用GPU算法求解的步骤如下：

通过CUDA提供的cudaMalloc方法在device上分配显存；

将行坐标rows、列坐标columns、系数的值values和残差的值b的数据从host复制到device；

使用Cuda提供的cuSolver库GPU算法cusolverSpDscrlrlsvqr对矩阵进行并行化求解；

将计算结果从device复制到host。