虽然随着计算机科学技术的快速发展,从第一台计算机产生至今,计算机的性能已经增长了成千上万倍,但是人们对高性能计算的需求也在不断的提高。因而在实践中,单个处理器还不能满足高性能计算的需求,这就促进了最近二三十年以来并行处理技术的蓬勃发展。 化工过程模拟通常采用基于过程机理和严格物性计算的精确数学模型,这类模型往往具有大规模、非线性的特点。一个典型的化工过程模拟的全联立方程维数一般达到几万,有的甚至达到几十万。对于如此庞大的全联立方程,单纯采用单机来求解显然需要耗费大量的计算时间。 虽然并行处理是解决这类问题的有效手段,但是专用的并行计算机价格昂贵,而随着个人计算机的逐渐普及和网络设备价格的下降,采用个人计算机通过互连网络组成的机群系统则为这类问题的解决提供了一个可扩展性好、易于实现的方案。在机群系统中,采用消息传递机制来实现进程间的通信。当前流行的基于消息传递的并行编程环境是MPI(Message Passing Interface)和PVM(Parallel Virtual Machine)。本文以MPI作为并行编程环境,在自建的PC机群系统下进行了机群并行方面的相关研究,并以精馏塔的动态模拟作为实例研究了化工动态模拟在PC机群上的并行化。 本论文首先介绍了并行处理的基本理论和化工动态模拟的基本情况,然后介绍了PC机群系统和MPI(Message Passing Interface)消息传递机制。在此基础上,建立了基于Windows2000/XP和MPI的PC机群实验环境,通过对实验环境并行性能的分析发现,PC机群适合于求解大规模的问题,对于一定规模的问题,虽然选用大规模机群总能缩短计算时间,但是整个机群的并行性能却不佳,这时缩小机群的规模反而能够获得更高的并行性能,更能充分利用资源,而在计算时间上相差并不大。最后总结了本论文所做的工作,并展望了后续的工作。 本文总共分为五章,其内容如下: 第一章,主要介绍了并行计算机的产生、发展及其分类,并行处理的基本理论,化工动态模拟的基本情况,并行处理技术在化工动态模拟中的应用现状,