本课题研究了基于在液态食品冷冻浓缩冰晶生长机制研究中建立起来的相场理论模型前提下,利用并行数值计算技术实现冰晶生长过程的数值模拟。模拟出在二维方向上冰晶的结构图,并进行了结果分析。在本论文中重点讨论了偏微分方程的数值分析方法以及并行计算机系统体系结构原理和理论以及其与并行应用程序设计有关的编程原则和方法。具体内容如下：1)针对液态冷冻浓缩冰晶生长机制研究中利用相场理论建立的相场微分方程、溶质场微分方程和扰动微分方程数学模型,经过深入的理解和推导微分方程等效形式,分析了适合数值计算的形式并找出在时间和空间上数值离散的方法。2)详细地讨论了并行计算机系统的结构一般原理,特别是与并行计算性能相关的硬件特征。3)结合上海超算中心曙光5000A(230Tflops)超级计算机,讨论了的并行计算机的体系结构,特别是计算结点的资源情况,将数值分析的结果映射到曙光5000A计算结点上,抽象出并行计算的求解模型。4)讨论了MPI、OpenMP并行设计方法的一般原理,结合数值分析,讨论了粒度匹配加速比模型、研究了并行粒度划分与并行性能的关系以及计算与通信重叠的并行编程技术。5)设计出了适合并行计算数据处理的算法和并行程序。6)讨论了程序的数据结果分析、测试、并行性能评价方法。