1.3　瞬变流并行计算实现

由前述分析，水力机械装置系统瞬变流计算本身具有较好的可并行性，各部分可以相对独立计算。但是，由于瞬变流计算是研究全系统的动态过程，每一进步的计算结果都要求正确，在每一时步，各部分计算需要相互交换信息，以满足各部分进行下一步计算的需要，即各部分计算之间需要交换信息和同步。

水力机械装置系统瞬变流并行计算的首要工作是并行划分，本文以计算对象为界限对瞬变流计算进行划分，划分后其并行计算框图见图2，对于各边界、管道、明渠中间节点的计算也可以按计算的数量进一步细分来实现并行计算，划分的各部分可以独立计算，但在每时步要进行相互的信息交换。对水力机械装置系统瞬变流并行计算也可以按实际系统空间上的位置进行划分，例如对于多级泵站系统可以按各级泵站的组成来划分并行计算的任务，再把计算的任务分配到各处理部件上。但是无论如何进行划分，划分都需要做到以下几点：①各处理部件的负载平衡，对于分布式并行计算系统而言，就是使各计算单元的计算时间相当，以减少相互等待时间；②各计算任务间的消息传递少，通信量小；③各部分的计算时间长于通信时间。只有这样才能提高并行计算效率，加快计算速度。

图2　瞬变流并行计算框图

对复杂水力机械装置系统瞬变流计算完成并行划分后，将各计算任务分配到并行计算系统的相应处理机上就可以进行并行计算，但是由于水力机械装置系统自身的特点使得对于具体的该类系统的并行计算还需要具体分析。对于水利水电工程，由于地质地理条件及水利规划的要求使各工程系统结构互不相同，而且在同一工程设计中又要求对系统的不同布置方案进行技术、经济上的比较和分析，所以各水利水电工程具有单一性。其中的水力机械装置系统的组成和结构也互不相同，对于串行计算可以建立一个通用的瞬变流计算平台，但是对于并行计算，由于不同的系统包含的部件不同，而且同类部件的计算时间也不同，所以对于该类系统进行并行计算时，得到一个满足上述划分标准的统一的并行划分比较困难，需要根据不同的系统计算时各部分需要的计算时间进行划分。采用不同的并行计算系统，很难对该类系统的瞬变流计算研究建立一个通用的并行计算方法，需要针对不同的水力机械装置系统和所采用的并行计算机结构建立相应的并行计算程序。