離散元素模擬之平行策略

有鑑於離散元素法的模擬隨元素數量增加伴隨而來的龐大計算時間,本研究提出了離散元素法的平行策略,而此平行策略係建立在一個能勝任多種元素形狀與多種元素間力學機制的離散元素模擬的離散元素程式架構,名為VEDO架構(VErsatile Discrete Objects framework),其設計上將元素模型描述與力學機制演算法兩者抽離,僅在執行期間求解碰撞力學行為時將兩者作動態連結。本研究詳述了平行策略中的各項細節,包括工作量如何分配、處理器間溝通的時機與訊息內容等。本研究建置出的平行離散元素模擬程式已應用在自充填混凝土砂漿的流動行為模擬。砂漿元素為由混凝土中細骨材、水、粉體共同構成的膠狀溶液,欲作自充填混凝土的流動模擬,可取其離散元素模型為粗骨材元素(代表粗骨材)與砂漿元素的二相組合。然而,砂漿元素為以離散顆粒模擬漿液的虛擬元素,顆粒參數與配比參數的關聯必須先經由砂漿流動試驗數據與砂漿流動模擬結果來建立。由於三維砂漿模擬需要很多的元素數目以致於計算量龐大,本研究建置出的平行離散元素程式藉由多個處理器的分工以減少執行時間,以使三維砂漿模擬能實現。

作者:林立欣