-
题名高性能岩土工程动力流固耦合仿真方法研究
- 1
-
-
作者
王荣鑫
普建明
张建民
王睿
-
机构
清华大学水利水电工程系水圈科学国家重点实验室
-
出处
《岩土工程学报》
北大核心
2025年第9期1913-1924,共12页
-
基金
国家杰出青年科学基金项目(52425904)
国家自然科学基金面上基金项目(52378349)。
-
文摘
超大型岩土工程的数值仿真需求对于计算能力提出了新的挑战。为了研究饱和土层中复杂结构的静动力响应,需要发展基于高性能计算的岩土体流固耦合求解方法。提出一种有限元-有限体积(FEM-FVM)流固耦合仿真方法,并发展了适应于并行求解的全隐式流固耦合算法(FICM)、全显式流固耦合算法(FECM)、固显流隐耦合算法(SEFIM)。文章通过对比分析不同方法的求解精度、稳定性、单核计算效率和并行计算性能,为算法选用提供了理论支持。在求解精度方面,3种方法均能较为精确的求解太沙基一维固结问题。在单核计算效率方面,对比发现FICM对于求解小规模静力流固耦合具有一定优势,而FECM和SEFIM更适合求解动力流固耦合问题。在并行计算性能方面,对比分析了3种不同方法的并行可拓展性与加速比,并针对FECM进行了不同有效单核负载下的可扩展性研究和不同总负载下的加速比研究。结果表明,对于千万自由度量级大规模岩土工程流固耦合仿真问题,FECM和SEFIM均具有较大的优势。其中,显式的FECM方法对于上亿自由度的超大规模问题仍能保持较高的并行加速比。
-
关键词
有限元
有限体积
流固耦合
高性能仿真
并行求解性能
-
Keywords
FEM
FVM
solid-fluid coupled method
high-performance simulation
parallel computing performance
-
分类号
TU43
[建筑科学—岩土工程]
-
