基于EBE策略的鋁電解槽磁場有限元并行計算研究.pdf

1、鋁電解技術(shù)的飛速發(fā)展不僅對鋁電解槽物理場的計算機仿真分析提出了更高的要求，而且對物理場仿真的高性能計算提出了更大的挑戰(zhàn)。本文以鋁電解槽磁場仿真計算為研究背景，針對當(dāng)前鋁電解槽磁場計算規(guī)模大，計算時間長這一問題，把并行計算技術(shù)結(jié)合有限元分析方法引入到磁場計算中，以提高磁場計算效率，節(jié)約鋁電解槽計算機輔助優(yōu)化設(shè)計時間，具有非常重要的研究意義。
　　 本文從磁場理論研究入手，結(jié)合鋁電解槽實際情況，采用有限元方法對鋁電解槽磁場的麥克斯韋

2、方程組進行有限元分析。重點研究了三維靜磁場的雙標(biāo)量位法，并將其應(yīng)用到鋁電解槽磁場的有限元分析中，得到了鋁電解槽磁場的有限元方程組。同時，為了便于對磁場有限元方程組進行求解，引入了等參元分析方法。
　　 針對鋁電解槽磁場有限元方程組的求解，研究分析了共軛梯度法，并結(jié)合有限元EBE(Element By Element)方法，對共軛梯度法中的主要計算式進行了EBE分析，得到了基于EBE的共軛梯度法。然后，為進一步提高方程組求解的收斂

3、速度，選擇了并行性好的Jacobi預(yù)處理技術(shù)，并將其運用到基于EBE的共軛梯度法中。隨后，根據(jù)并行計算原理，確立了鋁電解槽磁場的并行計算環(huán)境。采用ANSYS軟件進行了鋁電解槽磁場建模和網(wǎng)格劃分的前處理過程，并利用APDL語言提取計算所需的各種數(shù)據(jù)信息。采用MPICH和C/C++語言，結(jié)合工具軟件ANSYS和MATLAB，編制了鋁電解槽磁場有限元并行計算程序。
　　 最后，在分布式內(nèi)存并行計算平臺上對鋁電解槽磁場進行計算。結(jié)果表明