油藏?cái)?shù)值模擬中的解法器并行化的開題報(bào)告

油藏?cái)?shù)值模擬中的解法器并行化的開題報(bào)告開題報(bào)告一、研究背景及意義在石油勘探和開采過程中，數(shù)值模擬是重要的工具，能夠有效地預(yù)測(cè)油藏中的流體行為并優(yōu)化開采方案。而油藏模擬中的解法器并行化技術(shù)在加快計(jì)算速度、減少計(jì)算時(shí)間、提高模擬精度等方面具有重要作用。目前，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，各種科學(xué)計(jì)算問題都面臨著巨大的計(jì)算負(fù)擔(dān)。由于單核處理器的計(jì)算能力有限，因此研究并行計(jì)算技術(shù)已經(jīng)成為解決高性能計(jì)算問題的重要途徑。并行計(jì)算技術(shù)將計(jì)算問題分割成多個(gè)子問題，同時(shí)在多個(gè)處理器上執(zhí)行，從而加快計(jì)算速度，提高計(jì)算效率。在油藏?cái)?shù)值模擬中，解法器并行化技術(shù)被廣泛應(yīng)用。通常采用基于MPI和OpenMP并行化技術(shù)的并行計(jì)算方法。使用MPI技術(shù)可以將計(jì)算任務(wù)分配到不同的進(jìn)程中執(zhí)行，而OpenMP技術(shù)則可將任務(wù)分配到不同的線程中。這兩種技術(shù)相互結(jié)合，可以達(dá)到更好的并行加速效果。本研究旨在研究油藏模擬中解法器并行化技術(shù)的算法優(yōu)化、并行化實(shí)現(xiàn)以及加速效果評(píng)估等方面的問題，旨在提高油藏?cái)?shù)值模擬的計(jì)算效率、加快模擬速度、優(yōu)化開采方案，為油氣勘探開采提供重要的科學(xué)支持。二、研究?jī)?nèi)容及研究方法1.算法優(yōu)化：通過對(duì)現(xiàn)有油藏模擬求解器的算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和計(jì)算模型進(jìn)行深入研究和分析，探索提高求解器計(jì)算效率和并行性的算法優(yōu)化策略。2.并行實(shí)現(xiàn)：基于MPI和OpenMP并行計(jì)算技術(shù)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)油藏模擬解法器的并行化并行實(shí)現(xiàn)，探究并行計(jì)算技術(shù)在求解器中的應(yīng)用及其優(yōu)化方法。3.加速效果評(píng)估：實(shí)現(xiàn)并行化解法器后，通過對(duì)其并行加速效果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和評(píng)測(cè)，分析不同計(jì)算任務(wù)、硬件及軟件配置對(duì)求解器并行加速效果的影響。研究方法：本研究從算法優(yōu)化、并行實(shí)現(xiàn)和加速效果評(píng)估三個(gè)方面入手，共分為以下幾個(gè)階段：1.問題分析和算法研究：對(duì)油藏模擬中解法器的求解算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入研究，探索提高算法效率和并行性的方法。2.基于MPI和OpenMP技術(shù)的并行實(shí)現(xiàn)：基于MPI和OpenMP并行計(jì)算技術(shù)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)油藏模擬解法器并行化實(shí)現(xiàn)，探索并行計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用和優(yōu)化策略。3.加速效果實(shí)驗(yàn)和評(píng)估：通過實(shí)驗(yàn)和評(píng)測(cè)試驗(yàn)，分析不同計(jì)算任務(wù)、硬件配置、軟件配置等對(duì)解法器并行加速效果的影響，探究并行化方法在油藏模擬中的應(yīng)用前景。三、預(yù)期成果及研究意義本研究旨在通過油藏模擬中解法器的并行化實(shí)現(xiàn)優(yōu)化算法和并行性，提高求解器計(jì)算效率和模擬精度，優(yōu)化開采方案，其主要預(yù)期成果和研究意義包括：1.提高計(jì)算效率：通過并行化實(shí)現(xiàn)優(yōu)化油藏?cái)?shù)值模擬求解器的計(jì)算速度，提高計(jì)算效率和模擬精度，為油氣勘探和開采提供更好的科學(xué)支持。2.并行化方法的優(yōu)化應(yīng)用：探索MPI和OpenMP技術(shù)在油藏模擬中解法器并行化實(shí)現(xiàn)方面的應(yīng)用，為其他計(jì)算領(lǐng)域的并行化方法提供借鑒。3.提高油田勘探與開采技術(shù):本研究的成果有助于優(yōu)化油藏開采方案，提高油氣勘探成功率，為國家能源戰(zhàn)略和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。四、研究進(jìn)展目前本研究已經(jīng)完成了油藏模擬中的求解算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分析和研究，對(duì)MPI和OpenMP技術(shù)在油藏模擬中的并行化實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要探究，并提出了進(jìn)一步的優(yōu)化方案。接下來本研究將基于MPI和OpenMP技術(shù)實(shí)現(xiàn)油藏模擬解法器的并行化，并對(duì)其加速效果進(jìn)行評(píng)測(cè)和分析。同時(shí)，本研究將探究并行化應(yīng)用在其他計(jì)算領(lǐng)域的可能性和前景。參考文獻(xiàn)：1.汪丹,肖峰,沈萬遠(yuǎn)等.基于MPI/OpenMP混合編程的石油儲(chǔ)層模擬程序并行化[J].天然氣工業(yè),2017,37(5):66-71.2.田金盛,楊志欣.基于MPI和OpenMP混合并行的壓裂模擬數(shù)值計(jì)算研究[J].河南理工大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào),2019,38(4):157-