黄筱云, 董国海, 赵利平, 程永舟

(1. 大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室, 辽宁 大连 116024；2. 长沙理工大学 水利工程学院, 湖南 长沙 410004；

Level set函数重新初始化的并行快速步进法

黄筱云1,2,3, 董国海1, 赵利平2, 程永舟2

(1. 大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室, 辽宁 大连 116024；2. 长沙理工大学 水利工程学院, 湖南 长沙 410004；

3. 河海大学 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏 南京 210098)

摘要：为提高level set函数重新初始化的计算效率，基于分区并行思想，提出一种快速步进法的并行策略，实现level set函数的快速并行重新初始化。通过对圆球、五叶管和圆环管等算例的level set函数重新初始化，讨论了新并行算法的准确性和效率。结果表明，与串行快速步进法相比，并行算法保留了串行算法的精度，仍基本保持在1阶左右，同时显著减少了重新初始化的计算时间，特别在8线程条件下，所获的最佳加速比能够达到5。

关键词：level set函数；重新初始化；快速步进法；并行；分区；并行算法；加速比

网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1390.U.20160411.1031.038.html

基于欧拉方法模拟波浪传播过程，要求精确捕捉或追踪自由表面位置。与其他界面捕捉或追踪方法不同，level set方法是通过计算level set函数φ的分布变化隐式地表达自由表面位置变化过程，在模拟波浪破碎、融合等复杂拓扑变化过程方面具有无法比拟的优势[1-3]。在采用level set方法追踪自由表面的具体实施步骤中，必须保证每一时刻的level set函数满足距离函数条件，需要对level set函数进行重新初始化。目前，实现level set函数重构的方法有两种：迭代法和快速步进法。……