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王仁力学讲座 | Sinobu Yoshimura教授介绍现实世界耦合问题的並行分区模拟

2017-10-31  245


2017年10月20日,工学院力学与工程科学系新一期“王仁力学讲座”邀请到国际计算力学学会常委、日本计算力学学会主席、日本东京大学副校长、Sinobu Yoshimura(吉村忍)教授作为主讲人。讲座由北京大学工学院力学与工程科学系袁明武教授主持。北京大学工学院力学与工程科学系蔡庆东荣起国孙树立唐少强易新杨延涛吕鹏宇等老师及百余名研究生出席了讲座。此外,兄弟院校的多位学者和学生也出席了讲座。


Yoshimura教授作报告

Yoshimura教授首先对报告的研究背景进行了介绍: 流体-结构的相互作用、热-结构相互作用、电磁-结构相互作用、声-结构相互作用、土壤-结构相互作用、控制-结构相互作用、电磁-声-控制-结构相互作用及其它各种相互作用的耦合问题是现实世界工程、科学、医药和日常生活中大量存在的问题。因此,理解和解决各种多物理场与-结构相互作用的问题是一件非常重要的工作。虽然研究者们已经发展了大量的方法来解决这类问题并取得了很大的进展,然而,为解决现实世界的这些复杂的与结构耦合的问题,利用超级计算机来计算100亿自由度规模的数值模拟问题依然有强烈的需求。这正是Yoshimura教授在他领导的团队所开发的高性能计算力学系统“ADVENTURE”所从事的工作。


报告吸引了众多师生到场

随后,Yoshimura教授首先介绍了他们所使用的位于日本神户的高性能K计算机以及一般解决耦合问题的常用方法。然后,Yoshimura教授系统地介绍了他们团队所创立的一套在并行计算环境下解决超大规模耦合问题的分区模拟计算系统。他们的计算方法主要有三个基本原则:利用现有的各种经过优化的并行求解器进行分区求解;采用固定点迭代来提高精度和改进鲁棒性;采用并行耦合器,仅对每个求解器进行很小的修改来把两个或多个独立并行求解器结合起来。

最后,Yoshimura教授介绍了他们的计算力学系统“ADVENTURE”在若干实际工程问题中的应用。如:核电站可靠性证实试验之一的沸水反应堆内液体中核燃料组合体地震响应;流体通过带有薄板的方形柱;昆虫或鸟类的扑翼飞行;空气流动导致的汽车振动和噪声等。
作为对今后工作的展望,Yoshimura教授表示他们还会继续发展这套方法来进行超大规模耦合问题的模拟计算,并会将其应用到更多的真实世界耦合现象的分析中。

讲座结束后,在场师生向Yoshimura教授提问,就报告相关内容进行了热烈的交流和讨论。最后,力学与工程科学系袁明武教授向Yoshimura教授颁发了带有“王仁力学讲座”LOGO和报告人姓名、报告题目的特别定制纪念品,表示衷心的谢意。


袁明武教授向Yoshimura教授颁发“王仁力学讲座”纪念奖牌

(本文撰稿参考工程力学专业14级刘鲁峰博士整理讲座资料)

 

新闻小贴士


1.    报告人简介:
Professor Yoshimura has published 250 peer reviewed journal papers, 68 review papers and 7 books.  He has been working on High-performance and Intelligent Computational Mechanics with Real World’s Applications for 29 years.  Among his wide research activities, the most distinguished and well-recognized achievement is the R&D of the advanced parallel finite element analysis software known as ADVENTURE system (http://adventure.sys.t.u-tokyo.ac.jp) since 1997, leading more than 20 investigators.  The ADVENTURE system is very unique open source CAE software that enables very precise analyses of practical structures and machines using over 100 million to one billion DOF mesh.  Those analyses can be performed very efficiently and easily not only on ordinary PC clusters, but also on latest massively parallel computers such as the K-computer.  Since Dec. 2002, 42,500 modules of the system have been downloaded by 9,500 registered users worldwide.  Its commercial version named ADVENTURECluster has also been widely adopted in automobile, E&E/ICT, heavy, space, material and construction industries. Since January 2015, he has been leading a new national HPC project to extend the simulation system towards Exaflops computer to appear in 2020. Furthermore, Professor Yoshimura has been developing a general-purpose platform of parallel partitioned coupling techniques with nonlinear iterations, which ensure accuracy, parallel-efficiency, robustness as well as flexibility.  The ADVENTURE’s parallel solvers together with the coupling platform enable large-scale parallel coupled analyses of very complicated structures.  He was also the founding chair of JSME Certification Program for Computational Mechanics Engineers (http://www.jsme.or.jp/cee/cmnintei.htm), which has already certified 7,583 computational mechanics engineers since 2003.  He has received numerous awards including ICCES Distinguished Achievement Medal (2015), IACM Fellow Award (2014), APACM Computational Mechanics Award (2013), JACM Computational Mechanics Award (2011), AIAA Liquid Propulsion Best Paper Award (2009) and IEEE/ACM Supercomputing 06 Gordon Bell Award finalist (2006).

2.王仁力学讲座:
王仁先生是我国著名的力学家、地球动力学家和教育家,为我国塑性力学和地球构造动力学的发展做出了奠基性和开拓性贡献,其相关研究成果在国内外产生了很大影响,是我国将力学与地质学、地球物理学相结合的先驱。
为了纪念王仁先生,将他的学术思想发扬光大,经王仁先生家属同意,北京大学工学院力学与工程科学系决定设立"王仁力学讲座",诚邀国内外在力学领域及力学相关的自然科学与工程科学领域取得卓越成就的知名学者来访,同北大师生分享上述领域的前沿及热点问题,激发学生的研究兴趣,促进多学科交叉融合。
"王仁力学讲座"已被列为北京大学工学院力学与工程科学系研究生必修课,将为力学系师生及力学界同仁提供一个"思想自由、兼容并包"的学术交流平台。