几类具有低计算复杂性的非重叠 DDM 预条件子及其并行实现

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11201398
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0501.算法基础理论与构造方法
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

Krylov subspace iterative methods with preconditioners based on the nonoverlapping domain decomposition method (DDM) are popular for solving discrete systems of partial differential equations. The parallel technologies based on MPI, OpenMp, and CUDA(GPU) take full advantage of the modern computing capability of heterogeneous computers and have become important in scientific computing. In this project, we plan to study efficient nonoverlapping DDM preconditioners with lower computational complexity and better applicability. In particular, we will focus on efficient nonoverlapping DDM preconditioners for the discrete systems of some complicate electromagnetic field equations. Furthermore, we will develop efficient parallel Krylov subspace iterative solvers with these new DDM preconditioners on heterogeneous computer system. To achieve our goal, we notice that there are many difficulties and challenges, such as how to construct the reasonable coarse subspace and establish a new stable space decomposition on an unstructured grid for complicated problems; and how to develop parallel solvers with good scalability aiming at the feature of heterogeneous computers. To resolve these difficulties, we need to develop new methodologies, theories, and techniques. The achievements of this project will be of great importance in theory and practice.
基于非重叠 DDM 预条件子的 Krylov子空间迭代法是目前国际上求解偏微分方程离散化系统的流行方法之一。MPI/OpenMP+CUDA(GPU)程序实现模式已成为能充分发挥异构计算机计算能力的重要途径。本课题将重点研究具有更低计算复杂性和更好普适性的高效非重叠DDM 预条件子,同时针对几类复杂电磁场方程组的棱有限元离散系统,研究其基于非重叠DDM的高效预条件子。进一步,针对异构计算机体系,研究基于这些预条件子的Krylov子空间迭代法的高效并行解法器。与已有工作相比,我们将面临许多困难点,例如,如何针对复杂问题的非结构网格,构造合理的粗空间,给出新的稳定性空间分解;如何针对异构计算机体系的特点,研制相应的具有良好并行可扩展性的解法器等。解决这些困难,需要发展许多新的方法、理论和技术。这些研究成果具有重要的理论意义和实际应用价值。

结项摘要

本课题组通过项目的研究,一方面,重点针对几类复杂偏微分方程组,如线弹性方程组、Stokes方程组、大规模油藏数值模拟、惯性约束聚变等问题的离散系统,围绕具有低计算复杂性的非重叠区域分解法、多层网格法等预条件快速算法开展研究,获得了一些重要的理论和数值结果;另一方面,针对复杂几何区域的负载平衡分解、几何多层网格法和代数多层网格法等在异构体系下的高效并行实现开展研究,获得了很好的并行加速效果。此外,我们还对大规模散体颗粒系统的并行数值模拟、磁流体等问题做了一些扩展性研究。以上研究成果对丰富和发展非重叠区域分解法和异构体系下的并行程序设计具有重要的理论意义与实际应用价值。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(6)
专利数量(0)
A power generation system based on ferriferous oxide magnetic fluid
一种基于四氧化三铁磁流体的发电系统
  • DOI:
    10.1504/ijgw.2016.10000502
  • 发表时间:
    2016-10
  • 期刊:
    International Journal of Global Warming
  • 影响因子:
    0.9
  • 作者:
    Li Mingjun;Luo Feng;Xu Shuangyan;Zhang Huan
  • 通讯作者:
    Zhang Huan
An ef?cient algebraic multigrid method for quadratic discretizations of linear elasticity problems on some typical anisotropic meshes in three dimensions
一种有效的代数多重网格方法,用于解决一些典型的三维各向异性网格上的线弹性问题的二次离散化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Numer. Linear Algebra Appl.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yingxiong Xiao;Zhiyang Zhou;Shi Shu
  • 通讯作者:
    Shi Shu
The velocity distribution for ferromagnetic fluids
铁磁流体的速度分布
  • DOI:
    10.4028/www.scientific.net/amr.860-863.1506
  • 发表时间:
    2014-01-01
  • 期刊:
    ENERGY DEVELOPMENT, PTS 1-4
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Li, Mingjun;Liang, Kaifu
  • 通讯作者:
    Liang, Kaifu
Optimal Solver for Morley Element Discretization of Biharmonic Equation Shape-Regular Grids
双调和方程形状正则网格莫雷元离散化的最优求解器
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Computational Mathematics
  • 影响因子:
    0.9
  • 作者:
    Chunsheng Feng;Shuo Zhang
  • 通讯作者:
    Shuo Zhang

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其他文献

Substructuring Preconditioners with a Simple Coarse Space for 2-D 3-T Radiation Diffusion Equations
用简单粗空间构造 2-D 3-T 辐射扩散方程的预条件子
  • DOI:
    10.4208/cicp.oa-2017-0065
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Communications in Computational Physics
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    岳孝强;舒适;王俊仙;周志阳
  • 通讯作者:
    周志阳
An adaptive BDDC algorithm in variational form for mortar discretizations
砂浆离散化变分形式的自适应 BDDC 算法
  • DOI:
    10.1016/j.cam.2017.11.031
  • 发表时间:
    2017-04
  • 期刊:
    Journal of Computational and Applied Mathematics
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    彭洁;舒适;王俊仙
  • 通讯作者:
    王俊仙
一种求解H(curl)型椭圆问题的高效并行预条件子及并行实现
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    数值计算与计算机应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    冯春生;王俊仙;舒适
  • 通讯作者:
    舒适
Adaptive BDDC algorithms for the system arising from plane wave discretization of Helmholtz equations
亥姆霍兹方程平面波离散化系统的自适应 BDDC 算法
  • DOI:
    10.1002/nme.5939
  • 发表时间:
    2018-01
  • 期刊:
    International Journal for Numerical Methods in Engineering
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    彭洁;王俊仙;舒适
  • 通讯作者:
    舒适
一种求解第二类Nédélec棱有限元方程的快速算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    计算数学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    舒适;钟柳强;谭林;王俊仙
  • 通讯作者:
    王俊仙

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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