基于多核環(huán)境下受限Voronoi圖的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、Voronoi 網(wǎng)格作為空間離散劃分的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)單元，是計(jì)算幾何領(lǐng)域重要的研究方向之一。Voronoi 網(wǎng)格因其垂直平分的特性，特別適用于利用有限體積法求解如液體間流動(dòng)、熱傳導(dǎo)等具有某種守恒性質(zhì)的物理問(wèn)題，但是在這些應(yīng)用中，對(duì)Voronoi 圖的生成有特殊的限定條件，以油藏模擬為例，生成的Voronoi網(wǎng)格單元不能跨越邊界、斷層等物理障礙，對(duì)于一些特殊的點(diǎn)，如水平井點(diǎn)和垂直井點(diǎn)必須為Voronoi 網(wǎng)格的中心點(diǎn)。考慮到實(shí)際應(yīng)用中對(duì)受限

2、Voronoi 網(wǎng)格的需求，以及受限情況下構(gòu)造高質(zhì)量的Voronoi 網(wǎng)格所需要進(jìn)行大規(guī)模數(shù)據(jù)處理的問(wèn)題，因此有必要對(duì)受限Voronoi 網(wǎng)格的構(gòu)造及其并行化算法進(jìn)行研究和實(shí)現(xiàn)。
　　 在現(xiàn)有的單機(jī)單核的計(jì)算能力下，處理大規(guī)模數(shù)量的網(wǎng)格生成，算法效率低下，計(jì)算時(shí)間無(wú)法接受，而在大型并行處理機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，成本高，用戶操作不便。隨著硬件處理器的快速發(fā)展，以異構(gòu)多核為特征的眾核處理器已成為目前高性能計(jì)算的主流趨勢(shì)，因此，結(jié)合實(shí)際需求

3、，本文提出了在多核環(huán)境下利用MPI 并行編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)高效、可用的網(wǎng)格生成并行算法，具體研究成果和內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　 （1）利用Delaunay 圖是Voronoi 圖的對(duì)偶圖的性質(zhì)，間接法實(shí)現(xiàn)Voronoi圖構(gòu)造算法，生成網(wǎng)格結(jié)構(gòu)飽滿，質(zhì)量高，但運(yùn)行速度較慢。
　　 （2）基于算法并行化考慮，采用最優(yōu)算法--分治法來(lái)實(shí)現(xiàn)帶有限定情況的受限Voronoi 圖的生成。根據(jù)兩個(gè)限定條件（限定點(diǎn)和限定線原則），對(duì)各種限

4、定情況做了分析處理，為后期生成高質(zhì)量的網(wǎng)格進(jìn)行合理布點(diǎn)。
　　 （3）利用分治法構(gòu)造大規(guī)模點(diǎn)集的Voronoi 網(wǎng)格，同時(shí)設(shè)計(jì)修改了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)-雙向循環(huán)鏈表(Doubly-connected edge list，Dcel)，使之符合并行處理和限定Voronoi 復(fù)雜邊界的特點(diǎn)。
　　 （4）使用MPI和C 語(yǔ)言，采取逐步合并的整體并行方案，對(duì)合理布點(diǎn)的點(diǎn)集生成和Voronoi 構(gòu)造做了并行化處理，在大型惠普并行機(jī)和異構(gòu)多核