MFiX-DEM中的并行碰撞搜索

基于MFiX-19.2.2

DEM并行程序中的颗粒循环

在DEM并行程序中，每个进程只循环该进程包含的颗粒，并且每个进程还有一层ghost cell，用来存放另一个进程发送过来的颗粒信息。

下面添加一些代码进行实验。在calc_force_dem.f这个文件里对颗粒做一次遍历，且输出颗粒的ID和位置坐标。需要注意的是，这里用的两个线程并行，且每个进程打开一个文本，将该进程的颗粒信息输出到自己的文本中，对于ghost cell内的颗粒，输出的时候多输出一句“is ghost:”，并带上三个判断函数的输出值（IS_GHOST(LL), IS_ENTERING_GHOST(LL), IS_EXITING_GHOST(LL)）来看看是否分别为ghost cell内的颗粒、是否正在进入ghost cell以及是否正在离开ghost cell。遍历完所有颗粒后，关闭文件并停止运行。代码如下：

0号进程输出的颗粒ID及位置坐标：

1号进程输出的颗粒ID和位置坐标：

可以看到每个进程的ID都是从1开始，下面对颗粒信息在Excel中进行显示。

通过对数据显示，可以看到，Proc 0（即0号进程）只包含位于左半边网格（红色实线）的颗粒，Proc 1只包含位于右半边网格（红色实线）的颗粒。并且它们都有一层ghost cell（红色虚线）用来存放另一个进程copy过来的颗粒信息。当涉及到进程边界碰撞的时候，会利用ghost cell内的颗粒信息进行碰撞计算，并行应该保证ghost cell内的颗粒与被copy的颗粒保持实时同步。

至此，大致分析了下MFiX-DEM代码并行的颗粒循环机制，即会循环该进程内内的real partcle和ghost particle，在做颗粒信息统计的时候，需要注意这些问题。例如在统计碰撞的时候，数据传输边界处的碰撞计算了两次。下面给出实际输出结果。单线程的碰撞搜索的流程可以参考这篇博客-MFiX-DEM中的碰撞搜索。

DEM并行碰撞搜索

参照上面参考的那篇博文的思路，添加如下代码，循环思路是一致的，都是两层循环，先循环每个颗粒，然后内层循环该颗粒的neighbor。不同的是这里用两个线程并行计算，输出的时候也分别输出两个进程各自的数据。代码如下：

得到0号进程的输出结果如下：

重点看最后几行。可以看到，0号进程的最后一个颗粒17与ghost cell中的第一个颗粒18进行了一次碰撞检索。

再看下面1号进程的输出结果。可以看到，1号进程的第一个颗粒1号除了和右边的2号颗粒进行了一次碰撞检索，还和左边ghost cell中的17号颗粒进行了一次检索。这两次碰撞实际上为同一个碰撞，只不过在两个进程都进行了计算。

代码：https://github.com/yinweijie/MFiX_lab/tree/master/1.neighbor_search_test

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