[发明专利]基于GPU矩阵计算的离散元孔隙系统快速搜索方法

摘要

本发明公开了一种基于GPU矩阵计算的离散元孔隙系统快速搜索方法，包括：建立网格编号矩阵；建立初步邻近颗粒数组，每个颗粒相对于其邻近颗粒为中心颗粒。在离散元计算中首先获得邻居矩阵N。将N矩阵在行方向上按连接角度进行排序，并转化为连接矩阵C。利用连接矩阵控制搜索算法：找出连接矩阵C的反连接索引矩阵CI以及下一个连接的索引矩阵CN。然后由初始连接出发，利用下一个连接的索引矩阵CN向前查找节点，直到回到原始点，通过该种方法获得堆积体的全部孔隙。本发明显著提高了离散元数值方法的速度，为寻找在流固耦合过程中的所有孔隙提供了一种快速简洁的方法，可实现大规模流固耦合系统的动态模拟。

主权项

1.一种基于GPU矩阵计算的离散元孔隙系统快速搜索方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，建立初步邻近颗粒数组；构建初始的颗粒离散元堆积模型，颗粒总数为m，颗粒由1开始连续编号到m；依据颗粒坐标，建立具有特定单元边长的空间立方单元网格，以覆盖所有颗粒，并建立相应的网格编号矩阵；计算颗粒在网格位置，将每个颗粒的邻近网格中的颗粒存储为初步邻近颗粒数组，每个颗粒相对于其邻近颗粒为中心颗粒；在离散元计算中首先获得邻居矩阵N，该矩阵记录了各编号颗粒周围与其相邻的颗粒编号；步骤2，建立连接矩阵C:输入最大孔径Dmax，在邻居矩阵N中根据最大孔径，得到连接过滤器fc；若相邻颗粒与中心颗粒距离小于最大孔径则记为1，反之则为0；连接过滤器fc对应于邻居矩阵N，主要目的是为了记录颗粒是否与相邻颗粒建立联系；根据邻居矩阵N和颗粒坐标，获取每个单元与邻居单元间连接角度的连接角度矩阵Na；将邻居矩阵N在行方向上按连接角度矩阵Na进行排序，并转化为连接矩阵C；步骤3，利用连接矩阵控制搜索算法：输入最大孔径Dmax计算获得实际连接颗粒，基于邻居矩阵N，若相邻颗粒与中心颗粒的距离小于Dmax则记为1，判断为连接；反之则为0，判断为不连接；找出连接矩阵C的反连接索引矩阵CI以及下一个连接的索引矩阵CN；然后由初始连接出发，利用下一个连接的索引矩阵CN向前查找节点，直到回到原始点，得到孔隙,并通过该种方法获得颗粒离散元堆积模型的全部孔隙。