基于Linux高性能集群的GeoFEM系统移植与应用

论文摘要

本文介绍了基于Linux和MPI的PC集群的构建方法、基于PC集群的GeoFEM系统移植方法、GeoFEM的基本应用流程，以及应用GeoFEM对弹性体受力边值问题，即受到边界力时的内部结点位移进行模拟的过程与结果。GeoFEM是一套开放源代码的大型并行有限元数值模拟软件，是日本RIST小组（Research Organization for Information Science & Technology）地球模拟器（Earth simulator-ES）项目的软件成果之一，其在网格生成和解方程组方面有着十分突出的功能，能对多种地球现象进行数值模拟。本文侧重介绍GeoFEM的移植、测试与应用。本文的主要工作及成果如下：（1）在荣莹的研究基础之上，重新架构并改进其所构建的COW型PC集群。新集群架设过程中，完善了NFS、NIS、RSH的架构与测试方法，并采用SSH替代RSH作为外部用户登陆本地集群时的Shell；架设了常用的服务器工具：用autofs实现NFS和常用外设的自动挂载，开放远程Windows用户使用Putty登陆时的端口，配置Samba服务器使得各结点无论在Linux还是在Windows下都能即时通信，架构Vsftpd使得各节点机能够方便地共享文件。新集群文件共享的便宜性、系统的健壮性都有提高。（2）安装调试了Intel Fortran／C／C++compiler，和MPI，移植并测试了GeoFEM的多个模块：Ⅳconstruct，ST，cubmesh，dynamiclinear，gdlcomp，partGeoFEM，staticlinear，thermal，ucdl，pvrmodule，surfurcemodule，thermal fluid，基本弄清楚了GeoFEM的处理流程与使用方法，并整理成文（由于GeoFEM非商业化软件，没有详细的使用说明，原Manual非常粗糙，使用起来很不方便）。（3）在新移植的GeoFEM系统中，利用其已经开放的网格化工具、staticlinear模块，建立弹性立方体模型，对模型受到边界力时的边值问题即其内部节点位移进行模拟，并将模拟结果通过Surfacemodule和Pvrmodule转化为imp或UCD数据格式，然后通过相关软件成图。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 选题依据
• 1.2 研究与发展现状
• 1.2.1 数值模拟与GeoFEM发展及应用现状
• 1.2.2 并行计算发展现状
• 1.3 研究思路
• 1.4 研究成果
• 第二章 集群并行系统构建研究
• 2.1 并行计算机常见系统结构及特点分析
• 2.2 并行系统节点机耦合类型
• 2.3 集群系统定义和分类
• 2.4 集群系统的硬件组成
• 2.4.1 节点
• 2.4.2 网络
• 2.5 集群操作系统软件组成
• 第三章 集群系统的设计与实现
• 3.1 节点部署
• 3.2 网络拓扑结构
• 3.3 网络配置
• 3.4 NFS规划
• 3.5 NIS规划
• 3.6 RSH规划
• 3.7 SSH规划
• 3.8 安装测试intel编译器
• 3.9 安装测试MPI
• 3.10 其他相关规划
• 第四章 GeoFEM系统简介
• 4.1 研发背景
• 4.2 GeoFEM系统结构
• 4.3 GeoFEM开发环境
• 4.4 处理流程
• 4.4.1 网格生成
• 4.4.2 网格数据格式
• 4.4.3 模型调用与数据输入
• 第五章 GeoFEM的移植与测试
• 5.1 安装
• 5.2 测试
• 5.2.1 测试solver:
• linear'>5.2.2 测试static_linear
• contact'>5.2.3 测试static_contact
• 5.2.4 测试thermal
• 5.2.5 安装测试thermal-fluid
• linear模块'>5.2.6 测试dynamic_linear模块
• 5.2.7 测试可视化模块
• 第六章 GeoFEM应用
• 6.1 理论基础
• 6.2 数值模拟
• 6.2.1 初始化网格
• 6.2.2 网格细化
• 6.2.3 编写控制文件
• linear模块进行模拟'>6.2.4 运用static_linear模块进行模拟
• 6.2.5 可视化输出
• 6.2.6 结果
• 结论与建议
• 致谢
• 参考文献