| 摘要 | 第5-7页 |
| Abstract | 第7-9页 |
| 1 文献综述 | 第13-35页 |
| 1.1 研究背景和意义 | 第13-14页 |
| 1.2 离散粒子模拟方法 | 第14-24页 |
| 1.2.1 软球MD模拟 | 第15-18页 |
| 1.2.2 硬球MD模拟 | 第18-21页 |
| 1.2.3 直接蒙特卡洛模拟 | 第21-22页 |
| 1.2.4 拟颗粒模拟 | 第22-24页 |
| 1.3 离散粒子模拟的并行化 | 第24-32页 |
| 1.3.1 CPU与加速卡的异构计算 | 第24-26页 |
| 1.3.2 多线程计算的实现 | 第26-30页 |
| 1.3.3 SIMD向量化的实现 | 第30-32页 |
| 1.4 研究思路和主要内容 | 第32-35页 |
| 2 硬球与拟颗粒耦合模拟的改进 | 第35-79页 |
| 2.1 既有耦合方法的概述 | 第35-40页 |
| 2.1.1 耦合模拟方法的区域分解 | 第35-36页 |
| 2.1.2 耦合模拟方法的存储结构 | 第36-38页 |
| 2.1.3 耦合方法的算法流程 | 第38-40页 |
| 2.2 耦合模拟方法的优化 | 第40-43页 |
| 2.2.1 容错处理机制的建立 | 第40-41页 |
| 2.2.2 事件处理流程的改进 | 第41-42页 |
| 2.2.3 粒子管理方式的优化 | 第42-43页 |
| 2.3 模型间的物性转换关系 | 第43-46页 |
| 2.4 硬球-拟颗粒模拟的深入算例验证 | 第46-66页 |
| 2.4.1 管流模拟 | 第46-53页 |
| 2.4.2 扩散模拟 | 第53-56页 |
| 2.4.3 绕球流动模拟 | 第56-66页 |
| 2.4.3.1 模拟区域和边界条件 | 第57-58页 |
| 2.4.3.2 壁面效应 | 第58-61页 |
| 2.4.3.3 中心截面上的流场分布 | 第61-62页 |
| 2.4.3.4 不同流体状态下的C_D | 第62-66页 |
| 2.5 硬球-拟颗粒模拟应用的前瞻研究 | 第66-77页 |
| 2.5.1 气体向真空中喷射的研究 | 第66-68页 |
| 2.5.2 多孔介质内的小分子扩散 | 第68-74页 |
| 2.5.3 飞行器返回舱模拟 | 第74-77页 |
| 2.6 本章小结 | 第77-79页 |
| 3 软球模拟的算法及并行优化 | 第79-107页 |
| 3.1 基于邻居列表的多壳层搜索算法 | 第79-92页 |
| 3.1.1 mLVLR算法 | 第79-84页 |
| 3.1.2 VLR与mLVLR的效率分析 | 第84-92页 |
| 3.2 软球模拟的Native模式并行优化 | 第92-100页 |
| 3.2.1 软球模拟的算法分析 | 第92-93页 |
| 3.2.2 算法流程优化 | 第93-94页 |
| 3.2.3 内存重排优化 | 第94-95页 |
| 3.2.4 多线程加速和向量优化 | 第95-98页 |
| 3.2.5 基于Xeon Phi协处理器的FMA优化 | 第98-99页 |
| 3.2.6 Native模式下的程序性能分析 | 第99-100页 |
| 3.3 Offload模式异构并行优化 | 第100-103页 |
| 3.3.1 边界交换区的使用 | 第100-101页 |
| 3.3.2 Offload通信和计算的重叠 | 第101-102页 |
| 3.3.3 计算任务规划及负载平衡设计 | 第102页 |
| 3.3.4 节点内的多卡扩展 | 第102-103页 |
| 3.4 多节点MPI并行优化 | 第103-106页 |
| 3.4.1 MPI通信模式的实现 | 第103-104页 |
| 3.4.2 MPI通信与数据计算的重叠 | 第104-105页 |
| 3.4.3 多节点混合通信模式的性能测试 | 第105-106页 |
| 3.5 本章小结 | 第106-107页 |
| 4 硬球-拟颗粒-软球耦合模拟方法 | 第107-121页 |
| 4.1 耦合模拟方法的设计 | 第107-108页 |
| 4.2 耦合模拟方法的实现 | 第108-111页 |
| 4.2.1 耦合模拟方法的存储结构 | 第108-109页 |
| 4.2.2 耦合模拟方法的算法流程 | 第109-111页 |
| 4.2.3 模块化的壁面处理 | 第111页 |
| 4.3 耦合模拟方法的算例验证 | 第111-119页 |
| 4.4 本章小结 | 第119-121页 |
| 5 纳微孔道中的扩散和反应模拟 | 第121-145页 |
| 5.1 模拟背景及意义 | 第121-122页 |
| 5.2 模拟方法和设置 | 第122-124页 |
| 5.3 模拟结果及讨论 | 第124-136页 |
| 5.4 流动-扩散-反应的耦合模拟 | 第136-143页 |
| 5.5 本章小结 | 第143-145页 |
| 6 结论与展望 | 第145-149页 |
| 6.1 结论 | 第145-146页 |
| 6.2 论文的创新点 | 第146页 |
| 6.3 展望 | 第146-149页 |
| 符号表 | 第149-155页 |
| 参考文献 | 第155-167页 |
| 个人简历及发表文章情况 | 第167-169页 |
| 致谢 | 第169-170页 |