[发明专利]飞行器气动特性并行模拟中动态计算域的负载平衡方法

权利要求书

1.一种飞行器气动特性并行模拟中动态计算域的负载平衡方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：数据输入；

S2：计算负载比；

S3：判断是否负载平衡——若负载比低于负载比平衡阈值则代表负载平衡，跳转至步骤S8；若负载比高于负载比平衡阈值则代表负载不平衡，继续步骤S4；

S4：计算线程的期望单元数和单元数容差；

S5：选择网格剖分方法——根据迭代步数与负载比选择网格剖分方法；网格剖分方法包括结构剖分方法与割补剖分方法；若选择结构剖分法，则继续步骤S6；若选择割补剖分法，则跳转至步骤S9；

S6：网格子块结构化剖分——遍历所有网格块，利用结构剖分法按期望单元数与单元数容差将网格块剖分为网格子块；

S7：均分网格子块至线程——将步骤S6所得网格子块按期望单元数均分至各线程；

S8：负载平衡，输出结果，结束；

S9：极小网格子块合并——遍历所有网格子块，将等效单元数少于单元数容差的网格子块与其相邻子块合并；

S10：选定割补线程对——搜索负载最低、最高的线程，确定线程间需移动的网格单元数；

S11：判断是否可割补网格子块——若线程间需移动的网格单元数少于单元数容差，则跳转至步骤S8；否则，继续步骤S12；

S12：割补网格子块——从负载最高线程向负载最低线程移动网格子块；

S13：若所有线程满足负载平衡条件或移动单元数少于单元数容差，则跳转至步骤S8；若负载比仍高于负载比平衡阈值，则跳转至步骤S10；

所述步骤S1包括：在模块接口输入静态负载平衡的负载比ε_LB,0、对流动态计算域与粘性动态计算域在当前迭代步中所包含的网格标号范围、两类动态计算域在各线程中的单元数、数值模拟当前迭代步“残差估计与时间积分求解的并行总耗时”、数值模拟当前迭代步“对流动态计算域的总单元数”和“粘性动态计算域的总单元数”、数值模拟上一迭代步“残差估计与时间积分求解的并行总耗时”、数值模拟上一迭代步“对流动态计算域的总单元数”和“粘性动态计算域的总单元数”。

2.根据权利要求1所述的一种飞行器气动特性并行模拟中动态计算域的负载平衡方法，其特征在于，所述负载比为负载最高线程与负载最低线程的等效单元数之比；

σ_max、σ_min分别表示负载最高、最低线程的等效单元数，则负载比可表示为：

。

3.根据权利要求2所述的一种飞行器气动特性并行模拟中动态计算域的负载平衡方法，其特征在于，所述等效单元数σ_equ为无粘单元与加权粘性单元的数量之和，计算方式如下：

（1）；

其中，σ_adv、σ_vis分别表示对流、粘性动态计算域的单元数，σ_adv-σ_vis即为无粘单元的数量；t_inv、t_vis分别表求解无粘单元、粘性单元在一次迭代中的耗时，t_vis/t_inv即为粘性单元求解耗时的加权值；

残差估计与时间积分求解的并行总耗时可拆分为无粘单元与粘性单元耗时，即存在如下关系：

(2)；

其中，、分别为数值模拟上一迭代步和当前迭代步“残差估计与时间积分求解的并行总耗时”；、分别为数值模拟上一迭代步对流、粘性动态计算域的总单元数；、分别为数值模拟当前迭代步对流、粘性动态计算域的总单元数；

则t_vis/t_inv可表示为：

(3)；

将式（3）代入式（1）即可快速确定动态计算域的等效单元数。