面向千万亿次计算的可扩展新型有限元算法及大规模并行程序

中国超级计算机(天河-1A，曙光星云等)的发展取得了世界瞩目的成绩。但是，在高端软件市场，国产超级计算能力的飞跃与现有CAE软件计算规模局限和进口限制之间的矛盾突出。市场上现有国外CAE软件，由于大多诞生于本世纪7、80年代，以PC为特征的串行时代，原始软件设计中没有、也无法考虑大规模并行的需求。我国世界水准的超级计算机平台、计算技术上的历史性转折以及PC机时代诞生的数值软件架构与未来海量并行需求之间的矛盾，都应该成为我国下一代科学与工程数值模拟软件实现后来居上、跨越发展的契机。本项目面向国产千万亿次超级计算机，开发"面向千万亿次计算的高可扩展'粒子广义有限元方法'及其大规模并行计算程序"。.技术创新点和研究特色为：.(一) 实现有限元计算的前处理、求解、后处理的统一并行化。.(二) 国产千万亿次超级计算机，可扩展新型数值算法与并行软件的跨学科交叉结合。

进展摘要：.（1）面对十亿亿、百亿亿次超级计算机上大型非结构化网格数值模拟的可扩展性挑战，提出以组合网格的思想解决超大规模非结构化网格生成、拉式网格大变形扭曲、并行后处理等遇到的困难和问题。.（2）以解决大型非结构化网格生成和拉式网格极端大变形的高精度计算为目标，提出并发展了背景网格法。.（3）自主开发了基于组合网格的计算机程序，在统一程序框架下实现了背景网格法、局部无网格法、全域无网格法三大类非协调组合网格算法，支持线弹性、大变形、弹塑性计算。.（4）将所发展算法，特别是背景网格法，应用于某核反应堆堆芯复杂工程结构，成功解决了实际复杂大型非结构化网格的生成的困难，最终完成1.2亿自由度规模的结构静力学计算。.（5）在Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering等杂志上发表论文21篇。.（6）培养博士2名，硕士3名，青年研究人员一名。.（7）基于研究成果，项目负责人获得亚太计算力学学会青年学者奖等项学术奖励。