扩散方程区域分解的多步算法

利用分数步法进行内边界值的多步计算,改进二维扩散方程的区域分解算法,形成新的并行算法,放宽稳定性条件.其中采用分数步空间大步长离散格式计算内边界点值.算法精度与隐格式相当.与改进前相比,稳定性条件放宽了q倍(g为两个相邻时间步之间执行分数步内边界值计算的次数).利用离散极值原理,严格证明了算法的收敛性.在并行机上进行数...     

蒙特卡罗区域分解并行计算中确保串并行结果一致的伪随机数应用

物理建模的精细化和三维模拟给蒙特卡罗粒子输运计算的规模成千上万倍的增加,甚至超过单核内存的最大规模,仅仅依靠传统的粒子并行蒙特卡罗计算无法实现对模型模拟,区域分解并行是可能的解决方法之一.然而区域分解带来了粒子在各区域间进行迁移,导致现有的伪随机数应用方式无法确保串行计算和并行计算的结果一致.针对这种现象,本文提出赋予粒子随机数属性和动态派生次级粒子随机数的技巧来确保区域分解并行计算的串并行结果一致.     

基于区域分解和逐级光线分裂的杂散光分析

针对蒙特卡罗法运算量大的问题,通过引入区域分解和逐级光线分裂技术,减少杂散光线与表面交点求解时所涉及的表面数及跟踪光线数,降低计算量.区域分解时,考虑子区域与表面数的匹配关系;并基于杂散光传播过程的模拟信息,逐级确定光线分裂倍数.以大衰减比抑制结构和多传感器系统为例,进行杂散光分析.结果表明,对复杂系统杂散光传播的蒙特卡罗法模拟,应用区域分解和逐级光线分裂技术,可以在保持计算精度的前提下,有效地提高计算效率.     

有限周期电磁结构的区域分解快速算法

针对有限周期电磁结构,提出一种高效率的有限元分裂与互连算法.把原求解区域划分成若干个子区域,显著地降低了问题的复杂度.根据广义变分原理,采用拉格朗日乘子在子区域之间交换信息,并建立其相应的粗问题.研究子区域系数矩阵的可逆性.通过引入基本子区域,实现可扩展并行计算,且尤其适合于分析光子晶体等有限周期结构.     

基于区域分解算法的叶顶间隙流场的数值模拟

本文采用Marini－Quarteroni的不重叠区域分解算法和“镶嵌”式间隙网格技术,开发了可计算叶项间隙流场的N－S方程求解程序。通过计算结果同实验显示结果的比较表明,本文的计算方法不仅可以很好地描述叶顶间隙流动的细节,而且在复杂区域流场计算中是非常有效的。本文指出在叶栅存在间隙时,前缘产生什么样的拓扑结构不仅取决于相对间隙的大小,同时也取决于叶栅的负荷情况。     

无界区域D-N区域分解算法的松弛因子选取与收敛速率

在D-N区域分解算法中,松弛因子的选取起着关键作用。应用自然边界归化理论,讨论了无界区域上椭圆型方程边值问题的D-N区域分解算法,给出了其松弛因子的简便的选取方法,保证了算法很好的收敛性。     

中国锦屏地下实验室缪子辐射环境蒙特卡罗方法模拟

用蒙特卡罗方法对中国锦屏地下实验室（CJPL）的缪子辐射本底进行了模拟。在对宇宙线缪子进行模拟时,依据海平面缪子流强Gaisser公式建立模型,并利用MUSIC程序,模拟了CJPL实验室的剩余缪子归一化能谱,进一步利用FLUKA程序模拟得到了缪致光子、中子的产额和平均能量。结果表明：剩余缪子的平均能量369 GeV,通量3.1710-6 m-2s-1,次级光子总的注量率约1.5710-4 m-2s-1,次级中子总的注量率约8.3710-7 m-2s-1。通过与世界上其他地下实验室本底水平的对比,表明CJPL的缪子辐射环境低于世界上大多数地下实验室。     

压力修正算法的并行实现方法研究

基于分块非结构化网格上的SIMPLE算法、区域分解算法及MPI并行编程方法,给出了一种并行计算流体力学实施方案。提出了"串行粗粒度,并行细粒度"的区域分解及网格划分方法;依据内边界网格界面上的通量守恒原则,推导出了子区域间内界面上的变量传递关系式。在魔方计算机上使用500处理器核完成了两类流动问题计算。研究表明,并行计算结果、串行计算结果与基准解吻合很好,通信时间、cache命中率对并行加速比有显著影响。     

炉膛三维温度场重建中Tikhonov正则化和截断奇异值分解算法比较

在煤粉锅炉诊断中火焰辐射能图像扮演着越来越重要的角色, 通过电荷耦合器件(CCD)获得的辐射能图像可以重建出炉内火焰三维温度场, CCD 用于获取视场角内的辐射能图像. 温度场重建的矩阵方程是一个严重病态的方程, 本文使用两种算法(Tikhonov正则化算法和截断奇异值分解(TSVD)算法)来重建温度场. 应用广义交叉检验算法来选取正确的正则化参数. 数值模拟的环境为一个10 m×10 m×10 m的三维炉膛, 系统被划分为10×10×10的1000个网格, 每个网格单元都是边长为1 m的立方体. 在正问题求解所得到的CCD接受信号基础上加上不同随机误差以模拟测量时的CCD接受信号. 研究两种算法重建后的温度重建误差、两者的重建时间, 以及最高温度的重建效果. 初步的研究结果显示, 一般情况下基于Tikhonov算法重建的温度场比基于TSVD算法重建的温度场误差要小, 计算所需时间短, 最高温度重建更准确.     

γ辐射多层组合屏蔽的蒙特卡罗方法模拟及其论证

应用蒙特卡罗（MC）方法通用软件(MCNP4B程序)建立多层组合模型, 模拟计算了γ辐射非均匀屏蔽的问题, 比较研究各种组合方法以确定最佳的方案。 同时对模拟结果与理论计算、 实验测量三者进行综合分析, 说明了三者结论的一致性, 也说明了用MC方法来模拟非均匀屏蔽的可行性和多层组合屏蔽设计的实际意义。 In this paper, the multi layer model was established to calculate γ radiation non uniform shielding problem, and various combinations of methods were investigated to determine the optimal option. At the same time, the comprehensive analysis of the simulation results, the theoretical calculation and the experimental measurements show that the consistency among them. Practical significance is also shown that the application of Monte Carlo method to simulate the non uniform shielding feasibility and multi layer shielding design.     

蒙特卡罗方法及应用

介绍蒙特卡罗方法的基本原理及其在计算物理中的应用。     

求解Euler方程的区域分解方法与并行算法

将复杂形状区域划分成多块子区域,研究发展了一种多块区域之间迎风守恒型的内边界耦合方法,实现相邻子区域解的光滑过渡,使多区耦合得到总体流场的数值解。对二维翼型跨音速流动和圆弧形隆起物超音速流动等进行了分区数值计算,并将计算结果与单区计算结果和实验结果作了比较。并行分区计算引入"先进先出"的同步控制等待机制,实现了高效率并行计算,还分析了影响并行效率的主要因素。     

利用Monte Carlo法计算粒子传输中的空间电荷效应

在电子束印刷(electron-beam lithography)、聚焦离子束(focus ion beam)以及阴极射线管(cathode ray tube)等电子及离子束器件中,束中各粒子之间存在相互作用,产生空间电荷效应。人们对电子及离子束器件中的空间电荷效应已经做了大量的研究。到目前为止,通常采用Monte Carlo法计算粒子输运过程中的离散的空间电荷效应。在此主要研究在束形成区利用Monte Carlo法计算空间电荷效应,并讨论在计算过程中出现的边缘效应,在此基础上提出一些新的处理方法以减小边缘效应,提高计算效率。     

无损辨识时间依赖型内热源的 Monte Carlo方法

本文提出一种无损辨识时间依赖型内热源的Monte-Carlo算法,并成功地对两类不同形式的内热源进行了重构,结果证明了该算法的有效性.本文方法很容易推广到复杂的三维情形,也可推广用于空间依赖型内热源的无损辨识.     

路径积分Monte Carlo方法与非线性随机振动

给出了一种求解非线性随机振动问题的新方法-基于路径积分表述的Monte Carlo方法。受白噪声激励的非线性系统的各响应统计值被表成路径积分形式,并采用Monte Carlo方法进行计算。讨论了应用方面的问题,并计算了两个实例。     

蒙特卡罗方法对各向异性介质辐射特性的模拟

本文提出一种计算含微粒半透明介质辐射特性的蒙特卡罗方法，考虑了微粒群的独立多次散射，直接用米氏相函数考虑微粒的各向异性性质，计算了含微粒层的双向反射率与双向透射率。与实验数据和离散座标法的计算结果比较，吻合良好。     

直接模拟蒙特卡罗法对连续流体传热和流动的模拟

直接模拟蒙特卡罗法在稀薄气体模拟中获得了成功的应用。然而,在处理连续介质传热和流动问题时,模拟的速度极大地制约了该方法的应用。尤其对于大系统的连续流动,该方法的收敛速度几乎无法实现。鉴于此,本文通过引入超粒子,对直接模拟蒙特卡罗方法进行改进,并将其应用于连续介质传热和流动模拟之中。     

铜镍合金的表面张力温度系数的蒙特卡罗模拟

本文采用面心立方体结构合金的嵌入原子模型和蒙特卡罗方法,通过计算平衡液态合金体系的内聚功求得铜镍合金的表面张力温度系数,并对模拟方法和结果进行了分析和探讨,给出了三种组分条件下的铜镍合金的表面张力与温度的关系。     

巨正则量子Monte Carlo方法和二维Hubbard模型的研究

用巨正则量子Monte Carlo方法,计算了二维单带Hubbard模型的局域磁矩、磁化率、交错磁化率和内能等物理量.结果表明,用巨正则量子Monte Carlo方法能够统一地研究Hubbard模型的关联强度从弱至强区域的性质,它是处理强关联多体系统的有效方法.     

Monte Carlo方法在单粒子翻转数值模拟中的应用

描述了在单粒子翻转数值模拟中的一种有效方法-Monte Carlo方法,并对该方法中的粒子输运过程和相关的随机抽样进行了描述.对14MeV的中子从存储器硅片表面随机入射引起的单粒子翻转进行了计算和分析,同时计算了Monte Carlo方法引起的误差.