GPU加速的大規(guī)模巖土工程有限元計(jì)算中的迭代求解的開題報(bào)告

GPU加速的大規(guī)模巖土工程有限元計(jì)算中的迭代求解的開題報(bào)告一、研究背景及意義隨著計(jì)算機(jī)硬件性能的不斷提升和大規(guī)模有限元計(jì)算軟件的不斷完善，基于有限元方法的復(fù)雜工程計(jì)算已經(jīng)成為了現(xiàn)代巖土工程計(jì)算中不可或缺的一部分。大規(guī)模的有限元計(jì)算需要預(yù)先分解并求解系統(tǒng)矩陣，而這一計(jì)算過程的效率往往會(huì)成為計(jì)算速度的瓶頸。為了提高大規(guī)模有限元計(jì)算的效率，一種可行的解決方案是利用GPU（GraphicsProcessingUnit）并行計(jì)算的能力，將系統(tǒng)矩陣分解和求解的過程轉(zhuǎn)移到GPU上進(jìn)行。相比CPU，GPU在并行計(jì)算方面更加擅長，其內(nèi)置的大量流處理器可支持高度并行計(jì)算，能夠極大地提高計(jì)算效率。因此，在應(yīng)用GPU加速技術(shù)的大規(guī)模巖土工程有限元計(jì)算中，改進(jìn)迭代求解方法，降低算法的計(jì)算復(fù)雜度，提高求解效率，具有重要的研究意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。二、主要研究內(nèi)容本文擬圍繞GPU加速的大規(guī)模巖土工程有限元計(jì)算中的迭代求解問題開展研究，具體研究內(nèi)容包括：1.GPU加速算法的研究與實(shí)現(xiàn)：首先，對于大規(guī)模巖土工程有限元計(jì)算中的迭代求解問題，提出一種基于GPU加速算法的計(jì)算模型，并基于CUDA平臺進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。2.平滑預(yù)處理技術(shù)在GPU加速有限元計(jì)算中的應(yīng)用研究：在GPU加速算法中，采用平滑預(yù)處理技術(shù)來加速迭代求解過程，以降低計(jì)算復(fù)雜度，提高求解效率。3.與傳統(tǒng)算法的性能比較：對于傳統(tǒng)算法和GPU加速算法進(jìn)行性能比較，驗(yàn)證GPU加速求解方法的高效性和優(yōu)越性。三、研究方法及技術(shù)路線1.研究方法本文采用實(shí)驗(yàn)研究方法，通過大規(guī)模巖土工程有限元計(jì)算實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證GPU加速算法的性能及優(yōu)越性。2.技術(shù)路線（1）設(shè)計(jì)基于GPU加速的有限元計(jì)算迭代求解算法，并利用CUDA平臺進(jìn)行實(shí)現(xiàn)；（2）研究平滑預(yù)處理技術(shù)在GPU加速有限元計(jì)算中的應(yīng)用，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)比較；（3）通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證GPU加速算法的高效性和優(yōu)越性。四、研究進(jìn)度安排本研究計(jì)劃分為以下幾個(gè)階段：1.研究GPU加速有限元計(jì)算中的迭代求解問題，撰寫開題報(bào)告，完成文獻(xiàn)綜述及理論研究，時(shí)間為1個(gè)月。2.設(shè)計(jì)基于GPU加速的有限元計(jì)算迭代求解算法，并利用CUDA平臺進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，時(shí)間為2個(gè)月。3.研究平滑預(yù)處理技術(shù)在GPU加速有限元計(jì)算中的應(yīng)用，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)比較，時(shí)間為2個(gè)月。4.對傳統(tǒng)算法和GPU加速算法進(jìn)行性能比較，并完成論文撰寫及答辯，時(shí)間為2個(gè)月。五、預(yù)期成果通過本研究，預(yù)期獲得以下主要成果：1.提出一種基于GPU加速的大規(guī)模巖土工程有限元計(jì)算迭代求解算法；2.基于CUDA平臺完成GPU加速算法的實(shí)現(xiàn)，并與傳統(tǒng)算法進(jìn)