检索结果-内蒙古大学图书馆

计算物理 2020年第2期37卷 153-162页

作者：严小松杨建伦羊奕伟中国工程物理研究院核物理与化学研究所四川绵阳621999

提出一个由CZT像素探测器与NaI闪烁体阵列组成的康普顿相机,计算探测器系统的几何参数、散射体探测器的能量分辨率及多普勒展宽等因素对相机空间分辨率的影响.相机的总体角分辨率为5.1°~5.6°,主要影响因素为探测器系统的几何... 详细信息

提出一个由CZT像素探测器与NaI闪烁体阵列组成的康普顿相机,计算探测器系统的几何参数、散射体探测器的能量分辨率及多普勒展宽等因素对相机空间分辨率的影响.相机的总体角分辨率为5.1°~5.6°,主要影响因素为探测器系统的几何参数.首先用解析方法研究图像重建中的滤波反投影算法,不考虑展宽影响时点源重建图像的角分辨率可达1.7°,考虑展宽影响时角分辨率可达4.2°;然后利用Geant4程序进行模拟,用实际应用方法对模拟数据进行重建,不考虑展宽影响时的角分辨率为1.7°,考虑展宽影响时角分辨率可达5.1°.采用滤波反投影算法进行图像重建时,在opencl框架下利用GPU实现并行加速,加速比为79倍.

关键词：康普顿相机滤波反投影算法 Geant4模拟 opencl并行计算

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基于MPI+opencl并行的双晶粒竞争生长模型的研究

基于MPI+OpenCL并行的双晶粒竞争生长模型的研究

引用

作者：汪婷兰州理工大学

学位级别：硕士

材料成形过程中对微观组织的观察分析一直是科学研究的热点,但由于金属材料的微观结构在生长过程中存在不透明性及复杂的相变问题,获得有用的统计数据既困难又耗时。因此,在高性能的硬件结构上,采用合适的数值模拟方法对微观组织的演化... 详细信息

材料成形过程中对微观组织的观察分析一直是科学研究的热点,但由于金属材料的微观结构在生长过程中存在不透明性及复杂的相变问题,获得有用的统计数据既困难又耗时。因此,在高性能的硬件结构上,采用合适的数值模拟方法对微观组织的演化过程加以分析,就成了探索不同材料演化规律的有效方法。相场法具有较准确地追踪微观结构成形过程中溶质场和温度场演化细节的能力,是研究枝晶生长机理和演化动力学的重要手段。但是,现有的研究大多集中于多取向晶粒之间,对不同形态晶粒之间的定量研究不足,需要建立不同形态晶粒的多相场模型以全面地观察和分析晶粒的相变和竞争生长规律。传统单CPU求解多相场模型存在运行时间长、模拟尺度小等问题。因此,本研究将结合MPI(Message Passing Interface)技术与Open CL(Open Computing Language)模型,既利用MPI实现对凝固组织模拟尺度的扩大,又能将任务合理地分配给Open CL设备端实现多进程并行,有效提高计算效率。本文主要研究工作如下:在CPU+GPU多核异构集群上,基于MPI和Open CL混合并行的编程模式求解多相场模型,对不同取向树枝晶-海藻晶的多相场模型进行加速处理;通过改变抽拉速度、各向异性强度等参数对双晶粒的生长竞争进行深入研究,详细分析退化海藻晶的淘汰机理、晶界变化及侧枝行为的演化规律;将并行化处理后的计算结果与经典模型及相关研究数据比较,求证该并行方法能否运用在多晶粒多相场模型中。结果表明:在双晶粒模型中,由于实现了对循环迭代任务的有效分配,GPU的运行时间相对于串行程序大大减少了,GPU相对于CPU的最大加速比可达到53,且采用21节点的MPI+Open CL并行方式能有效扩大模拟尺度,是GPU最大尺度的14.4倍。当枝晶生长方向与温度梯度方向一致时,其生长效果最好,会产生更多的主轴枝晶和沿温度梯度方向生长的三次臂枝晶阻碍海藻晶生长。抽拉速度和各向异性强度对海藻晶有不同的影响,海藻晶随各向异性强度的增加逐步向退化枝晶过渡,而抽拉速度的增大则使海藻晶转变为沿温度梯度方向生长的柱状晶。此外,随着各向异性强度的增大,树枝晶主要是通过促进其三次臂转变成新生一次臂来逐渐过度生长海藻晶;而抽拉速度的增加会使树枝晶的过冷度变大,产生密集的二次枝晶臂,逐渐横向生长以实现对海藻晶的淘汰。

关键词： MPI opencl并行计算相场法双晶粒

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