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近邻粒子搜索算法

NNPS 语言 许可证

NNPS 方案在 CFD 粒子法中的实践。

设计思想：

  1. 面向对象;
  2. 简单易用;
  3. 高效灵活;
  4. 仅实施必要的计算, 不引入不必要的CPU计算换时间。

使用方法

仅支持 FPM/Meson/Visual-Studio、 其他编译系统可直接复制源文件、 并测试了 ifort/ifx 和 gfortran 编译器。

要在fpm项目中使用nnps，请在fpm.toml文件中添加以下几行：

[dependencies］
nnps = { git = "https://gitee.com/zoziha/nnps" }

注意：Windows-ifort bug，使用 OpenMP 静态编译会导致可分配数组出现问题！请使用 /libs:dll 编译选项！ 或者取消 fpm.toml 的 OpenMP 依赖，使用串行版本：

fpm run --flag '/DSERIAL' --profile release --example --all --compiler ifort

Windows 10, R5-2500U, 1 Core, Release Mode:

编译器 选项 grid2d(s) grid3d(s)
gfortran 12.031 30.297
ifort /heap-arrays:0 36.515 77.784
ifx /heap-arrays:0 37.021 -

OneAPI Fortran 在开启标准语义后性能下降，且它对复杂派生类型的性能支撑一般，GFortran 取得头筹, 当然差一倍的性能差距是可以接受的。

并行

对于 2D/3D NNPS，OpenMP 用于并行加速，并行线程可通过 OMP_NUM_THREADS 环境变量设置。

示例

fpm run --example --all # 运行所有示例
program example_grid2d

    use nnps_module, only: nnps_grid2d, wp
    use display_module, only: display
    implicit none

    type(nnps_grid2d) :: nnps
    real(wp), dimension(2, 4) :: loc = reshape([0.0_wp, 1.0_wp, 2.0_wp, 1.5_wp, &
                                                1.0_wp, 1.0_wp, 0.5_wp, 1.0_wp], [2, 4])
    integer, pointer :: pairs(:)
    real(wp), pointer :: rdxs(:)

    call nnps%init(loc, n=4)
    call nnps%query(0.6_wp, pairs, rdxs, n=4)

    print *, '*** grid find (2D)'
    call display(pairs, 'pairs index:', brief=.false.)
    call display(loc(:, pairs), 'pairs coordinates:', brief=.false.)
    call display(rdxs, 'rdxs:', brief=.false.)

end program example_grid2d
!  *** grid find (2D)
! [vector: 4] pairs index:
! 3, 4, 4, 1
! [matrix: 2*4] pairs coordinates:
!  1.000E+00,  5.000E-01,  5.000E-01,  0.000E+00;
!  1.000E+00,  1.000E+00,  1.000E+00,  1.000E+00
! [vector: 6] rdxs:
!  5.000E-01,  5.000E-01,  0.000E+00,  5.000E-01,  5.000E-01,  0.000E+00

这个库最初是研究 SPH 粒子法的 NNPS 算法，现在已经引入到 SPH 代码中，参见 zoziha/SPH。

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