一种非定常N-S方程并行求解设计

为了解决计算流体力学(CFD)中非定常计算与越来越大的计算量,并行计算已成为一种现实有效的选择.论文首先研究了一种并行区域分解策略,该策略简单而高效,但需要算法配合.为此,采用了一种与并行完全兼容的隐式方法DP-LUR方法.通过双时间步长法,将DP-LUR方法延伸应用到非定常计算中而不改变其原有的性质.最后分析了并行编程中的主要难点,提出解决方法,即采用中间数据分离节点下标与处理,并给出了并行程序的总体结构.     

并联换热系统中冷媒分配的优化分析

为减小并联换热系统的质量,本文在一定的简化和假设之上,建立了其流动与传热的物理和数学模型;并以系统总换热面积最小为优化目标,通过对分配系数的变量转换,提出了一种可准确求解最佳分配系数的方法,并对计算结果进行了讨论,发现分配系数的结果与势容耗散最大基本一致.根据计算结果.本文给出了支路较少时分配系数与换热支路效能之间的近似关联式.     

用遗传算法构造光正交码

提出了一种利用遗传算法构造任意码长、码重、自相关限、互相关限光正交码(GA-OOC)的方法,设计了新的码字矩阵;分析了基于GA-OOC的光CDMA系统的误码率性能。仿真结果表明:该算法具有构造算法简单、易于编程实现的特点;与基于PC,EPC,QC和BIBD-OOC的光码分多址系统相比,GA-OOC的光码分多址系统具有更好的误码率性能。GA-OOC有望用于构造二维光地址码。     

PARALLEL FINITE ELEMENT ANALYSIS OF HIGH FREQUENCY VIBRATIONS OF QUARTZ CRYSTAL RESONATORS ON LINUX CLUSTER

Quartz crystal resonators are typical piezoelectric acoustic wave devices for frequency control applications with mechanical vibration frequency at the radio-frequency （RF） range. Precise analyses of the vibration and deformation are generally required in the resonator design and improvement process. The considerations include the presence of electrodes, mountings, bias fields such as temperature, initial stresses, and acceleration. Naturally, the finite element method is the only effective tool for such a coupled problem with multi-physics nature. The main challenge is the extremely large size of resulted linear equations. For this reason, we have been employing the Mindlin plate equations to reduce the computational difficulty. In addition, we have to utilize the parallel computing techniques on Linux clusters, which are widely available for academic and industrial applications nowadays, to improve the computing efficiency. The general principle of our research is to use open source software components and public domain technology to reduce cost for developers and users on a Linux cluster. We start with a mesh generator specifically for quartz crystal resonators of rectangular and circular types, and the Mindlin plate equations are implemented for the finite element analysis. Computing techniques like parallel processing, sparse matrix handling, and the latest eigenvalue extraction package are integrated into the program. It is clear from our computation that the combination of these algorithms and methods on a cluster can meet the memory requirement and reduce computing time significantly.     

腔内双压电变形镜光强分布优化

报道了把20单元双压电变形镜作为闪光氪灯泵浦的Nd:YAG激光器的腔镜,优化激光器输出光束远场强度分布的实验结果。变形镜由随机并行梯度下降算法控制,以相机采集到的激光束远场环围能量作为算法的评价指标,控制双压电变形镜的面形向远场能量分布更加集中的方向变化。结果表明：系统在20 s内将远场光斑中的多个亮斑校正为单个亮斑,峰值光强与优化前相比提高了5倍;在腔镜倾斜较大时,实验系统将激光器的输出功率由0.006~0.051 W提升至0.330 W,验证了实验系统的有效性。     

适用于Linux系统的高效可并行电磁PIC计算技术

为了能够使大型机和高性能集群得到更好的加速比和并行计算效率,在深入研究并行和FDTD-PIC算法的基础上,在CHIPIC软件平台上开发了Linux系统下的大型全三维可并行电磁PIC代码。分别以一个磁绝缘线振荡器、回旋管和相对论速调管为例进行测试和计算,得到了3.70,6.72和6.00的加速比,验证了在同等的进程数下,高性能集群能够得到比PC机群高得多的加速比和计算效率,能够更好地利用计算资源。     

改进的3维粒子模拟并行算法

提出了两种改进的3维粒子模拟并行算法,改进的并行算法能在每个时间步减少一次进程同步。算法分析和数值模拟表明,由于粒子运动路径和发射的初始位置与随机函数有关,只有一种改进的并行算法能保证并行计算正确。在3维粒子模拟软件CHIPIC3D上实现了改进的并行算法,应用CHIPIC3D对一种相对论返波管进行了并行模拟,模拟结果表明改进的并行算法能取得更高的加速比和效率。     

大尺度粗糙地面的电磁散射特性

综合考虑空间区域分割、消息传递、负载平衡及同步和边界处理等因素,给出了计算随机粗糙地面电磁散射的并行时域有限差分算法流程,并在大型高性能并行机上应用。理论分析和仿真结果表明：该算法可以快速准确地计算大尺度随机粗糙地面的电磁散射特性;通过与经典解析方法的比较,验证了该算法的正确性和实用性,在大尺度情况下拟合结果更好,更能体现地面的统计特性。     

图形处理器并行计算用于离子发动机粒子模拟

为了研究离子发动机羽流对航天器的影响,采用质点网格-蒙特卡罗碰撞方法对离子发动机羽流中的交换电荷离子进行了模拟。利用计算设备统一架构技术,开发出一套基于图形处理器的并行粒子模拟程序。随机数生成采用并行MT19937伪随机数生成器算法,电场方程使用完全近似存储格式的代数多重网格法求解。r-z轴对称坐标系中,在z=0 m处获得的电流密度均值为4.5×10-5 A/m2,图形处理器所得结果与中央处理器模拟结果吻合。在16核心的NVIDIA GeForce 9400 GT图形显示卡上,取得相对于Intel Core 2 E6300中央处理器4.5~10.0倍的加速比。     

关于6维近凯勒流形中二阶平行拉格朗日子流形的注记

证明6维严格近凯勒流形中的二阶平行拉格朗日子流形一定是全测地的,这推广了 L.Vrancken等人文中的一个重要结果.特别地,得到了齐性近凯勒S3×S3中该类拉格朗日子流形的完全分类.