| 摘要 | 第13-15页 |
| ABSTRACT | 第15-17页 |
| 第一章 绪论 | 第18-38页 |
| 1.1 研究背景 | 第19-22页 |
| 1.1.1 微流体数值模拟的重要性 | 第19-21页 |
| 1.1.2 微流体多尺度耦合模拟面临的挑战 | 第21-22页 |
| 1.2 相关工作 | 第22-32页 |
| 1.2.1 微流体模拟数值方法 | 第23-27页 |
| 1.2.2 多尺度耦合模拟框架现状 | 第27-30页 |
| 1.2.3 单一尺度的并行计算方法及其优化技术 | 第30-32页 |
| 1.3 研究内容 | 第32-34页 |
| 1.3.1 原子–连续耦合模拟并行应用框架设计 | 第32-33页 |
| 1.3.2 原子–连续耦合模拟耦合机制设计 | 第33页 |
| 1.3.3 面向原子–连续耦合模拟高效粒子插入算法设计 | 第33-34页 |
| 1.3.4 面向原子–连续耦合模拟并行优化技术 | 第34页 |
| 1.4 主要创新 | 第34-35页 |
| 1.5 论文组织 | 第35-38页 |
| 第二章 面向微流体的原子–连续耦合模拟框架设计 | 第38-67页 |
| 2.1 原子–连续耦合模拟基本原理 | 第38-45页 |
| 2.1.1 耦合模拟空间划分 | 第38-40页 |
| 2.1.2 耦合模拟操作 | 第40-43页 |
| 2.1.3 物理参数单位及量纲转换 | 第43-44页 |
| 2.1.4 耦合模拟时间步进 | 第44页 |
| 2.1.5 耦合模拟基础模拟流程 | 第44-45页 |
| 2.2 基于OpenFOAM和LAMMPS的耦合模拟框架设计 | 第45-51页 |
| 2.2.1 耦合模拟整体架构设计 | 第45-47页 |
| 2.2.2 耦合模块设计 | 第47-51页 |
| 2.2.3 并行模式及支撑模块设计 | 第51页 |
| 2.3 基于SALOME的前后端处理工具设计 | 第51-58页 |
| 2.3.1 统一前后端处理工具设计需求 | 第52-53页 |
| 2.3.2 统一前后端处理工具总体设计 | 第53-54页 |
| 2.3.3 前端处理工具设计 | 第54-55页 |
| 2.3.4 后端处理工具设计 | 第55-58页 |
| 2.4 有效性验证 | 第58-63页 |
| 2.4.1 实验平台 | 第59页 |
| 2.4.2 测试用例1：无滑移Coutte管道流 | 第59-61页 |
| 2.4.3 测试用例2：滑移Coutte管道流 | 第61-62页 |
| 2.4.4 测试用例3：经过粗糙表面管道流 | 第62-63页 |
| 2.5 本章小结 | 第63-67页 |
| 第三章 面向微流体的原子–连续耦合模拟机制设计 | 第67-89页 |
| 3.1 原子–连续耦合机制现状 | 第67-68页 |
| 3.2 空间耦合机制分析与设计 | 第68-76页 |
| 3.2.1 空间耦合参数分析 | 第68-70页 |
| 3.2.2 空间耦合参数对Couette流模拟的影响 | 第70-76页 |
| 3.2.3 空间耦合机制设计 | 第76页 |
| 3.3 时间耦合机制分析与设计 | 第76-84页 |
| 3.3.1 时均采样参数分析 | 第77-78页 |
| 3.3.2 时均采样参数对Couette流模拟的影响 | 第78-79页 |
| 3.3.3 时间步进参数分析 | 第79-80页 |
| 3.3.4 时间步进参数对Couette流模拟的影响 | 第80-84页 |
| 3.3.5 时间耦合机制设计 | 第84页 |
| 3.4 边界力模型分析与设计 | 第84-87页 |
| 3.4.1 边界力模型参数分析 | 第84-85页 |
| 3.4.2 边界力参数对Couette流模拟的影响 | 第85-87页 |
| 3.4.3 边界力模型设计 | 第87页 |
| 3.5 本章小结 | 第87-89页 |
| 第四章 WI-USHER：面向原子–连续耦合的并行粒子插入算法 | 第89-109页 |
| 4.1 问题的提出 | 第89-92页 |
| 4.2 粒子插入问题形式化 | 第92-95页 |
| 4.2.1 最大空球思想 | 第92-93页 |
| 4.2.2 WI-USHER核心思想：逆向排除 | 第93-95页 |
| 4.3 基于格子的并行粒子插入算法 | 第95-99页 |
| 4.3.1 排除规则设计 | 第95-98页 |
| 4.3.2 支撑数据结构设计 | 第98-99页 |
| 4.3.3 详细数值算法 | 第99页 |
| 4.4 实验与验证 | 第99-107页 |
| 4.4.1 测试用例1：周期边界盒子 | 第101-104页 |
| 4.4.2 测试用例2：经过粗糙表面管道流 | 第104-107页 |
| 4.4.3 WI-USHER性能劣势的案例 | 第107页 |
| 4.5 本章小结 | 第107-109页 |
| 第五章 面向原子–连续耦合模拟的并行优化技术 | 第109-129页 |
| 5.1 面向耦合模拟的并行优化需求 | 第109-111页 |
| 5.2 面向耦合模拟的嵌套并行支撑机制设计 | 第111-115页 |
| 5.2.1 嵌套并行基本原理 | 第111-112页 |
| 5.2.2 并行支撑算法设计 | 第112-114页 |
| 5.2.3 并行支撑算法实现 | 第114-115页 |
| 5.3 面向耦合模拟的负载并行优化 | 第115-120页 |
| 5.3.1 耦合模拟负载建模和评价指标 | 第115-119页 |
| 5.3.2 耦合模拟负载平衡模块实现 | 第119-120页 |
| 5.4 面向耦合模拟的资源分配优化 | 第120-122页 |
| 5.4.1 耦合模拟资源分配建模 | 第120-122页 |
| 5.4.2 耦合模拟资源分配模块实现 | 第122页 |
| 5.5 实验与验证 | 第122-126页 |
| 5.5.1 面向耦合模拟并行优化测试与分析 | 第122-126页 |
| 5.5.2 原子–连续耦合模拟框架可扩展性分析 | 第126页 |
| 5.6 本章小结 | 第126-129页 |
| 第六章 结束语 | 第129-133页 |
| 6.1 研究工作总结 | 第129-130页 |
| 6.2 课题研究展望 | 第130-133页 |
| 致谢 | 第133-135页 |
| 参考文献 | 第135-145页 |
| 作者在学期间取得的学术成果 | 第145页 |
