Parallelization of the multi-level hp-adaptive finite cell method
Parallelization of the multi-level hp-adaptive finite cell method
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多级HP自适应有限元方法的并行化
DOI：
10.1016/j.camwa.2017.01.004
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发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Mundani
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zander;Elhaddad;Özcan;Kollmannsberger;Mundani
多层hp-加密格式是有限元方法的有力扩展，它允许局部网格自适应，而不需要约束悬挂节点。这是通过分层的高阶覆盖网格来实现的，这是一种基于叠加的空间精化的hp方案。使用标准区域分解方法与鬼元素相结合的这种方法的高效并行化面临着覆盖结构导致的大基函数支持的挑战，并且在许多情况下是不可行的。在这一贡献中，提出了一种适用于多层hp方案的并行化策略，该策略适应于方案简单的层次结构。通过在活动叶元素的粒度上在进程之间分配计算域，并利用共享的网格数据结构，避免了对Ghost元素的冗余计算，获得了良好的并行性能。我们展示了该方案对于每个进程包含数百个元素的问题的并行可伸缩性。此外，将该格式与有限元方法相结合对复杂形状的区域进行了数值模拟。
The multi-level h p-refinement scheme is a powerful extension of the finite element method that allows local mesh adaptation without the trouble of constraining hanging nodes. This is achieved through hierarchical high-order overlay meshes, a h p-scheme based on spatial refinement by superposition. An efficient parallelization of this method using standard domain decomposition approaches in combination with ghost elements faces the challenge of a large basis function support resulting from the overlay structure and is in many cases not feasible. In this contribution, a parallelization strategy for the multi-level h p-scheme is presented that is adapted to the scheme’s simple hierarchical structure. By distributing the computational domain among processes on the granularity of the active leaf elements and utilizing shared mesh data structures, good parallel performance is achieved, as redundant computations on ghost elements are avoided. We show the scheme’s parallel scalability for problems with a few hundred elements per process. Furthermore, the scheme is used in conjunction with the finite cell method to perform numerical simulations on domains of complex shape.
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