检索结果-内蒙古大学图书馆

物理学报 2024年第4期73卷 113-118页

作者：张显刘仕倡魏军侠李树王鑫上官丹骅北京应用物理与计算数学研究所北京100094 华北电力大学核科学与工程学院北京102206 中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心北京100088

全局计数问题在反应堆pin-by-pin模型蒙特卡罗模拟和多物理耦合计算中动态粒子输运蒙特卡罗模拟等重大研究领域中都有广泛的应用场景.大量的全局减方差算法研究立足于全局计数误差分布的展平,由此提高全局计数的整体效率.本工作针对两... 详细信息

全局计数问题在反应堆pin-by-pin模型蒙特卡罗模拟和多物理耦合计算中动态粒子输运蒙特卡罗模拟等重大研究领域中都有广泛的应用场景.大量的全局减方差算法研究立足于全局计数误差分布的展平,由此提高全局计数的整体效率.本工作针对两种高效全局减方差算法,即均匀计数密度算法(属于源偏倚算法的一种)和权窗算法的结合展开研究,提出利用均匀计数密度算法的偏倚因子调整权窗下限,由此实现两种算法的有机结合.基于Hoogenboom-Martin压水堆全堆基准题中开展了一系列对比测试,验证了混合全局减方差算法更优于单一权窗算法或均匀计数密度算法,尤其是在降低最大误差方面.同时,基于新的指标,验证了均匀计数密度算法较经典的均匀裂变源算法具有更好的表现.研究结果表明,本文提出的混合全局减方差算法能高效求解全局计数问题,进一步促进了相关领域的研究.

关键词：蒙特卡罗方法全局减方差均匀计数密度算法权窗算法

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以频率误差控制为目标的自由振动问题自适应有限元分析

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振动与冲击 2023年第4期42卷 106-115页

作者：孙浩涵袁驷中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 清华大学土木工程系北京100084

对于自由振动问题,基于单元能量投影(element energy projection, EEP)技术,对频率和模态同时进行误差控制的自适应有限元分析已建立,并被证明可靠且高效。在实际应用中,也存在另一类需求,即只需保证频率的精度,而并不关心模态误差大小... 详细信息

对于自由振动问题,基于单元能量投影(element energy projection, EEP)技术,对频率和模态同时进行误差控制的自适应有限元分析已建立,并被证明可靠且高效。在实际应用中,也存在另一类需求,即只需保证频率的精度,而并不关心模态误差大小。该研究提出了频率超收敛计算方案,继而建立了整体频率误差和局部模态误差的转换关系,从而在整体上以频率误差估计控制算法停机,在局部上以模态误差估计驱动网格更新,最终建立了以频率误差控制为目标的自由振动问题自适应有限元分析策略。该方法的有效性在二阶Sturm-Liouville问题及弹性薄膜自由振动问题上得到了应用验证。

关键词：自由振动有限元法(FEM) 超收敛自适应分析单元能量投影法(EEP)

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基于多绘制管线的大规模并行体绘制性能优化技术

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计算机工程 2024年第8期50卷 207-215页

作者：王华维刘若妍艾志玮曹轶北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室北京100088 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088

针对数值模拟输出的大规模科学数据,体绘制方法为了刻画复杂物理特征,会进行高密度光线采样,但由此带来了极大的计算开销和数据增量。在国产自主CPU高性能计算机上,由于处理器单核的计算能力低于商业CPU,只能使用更多的处理器核来分担... 详细信息

针对数值模拟输出的大规模科学数据,体绘制方法为了刻画复杂物理特征,会进行高密度光线采样,但由此带来了极大的计算开销和数据增量。在国产自主CPU高性能计算机上,由于处理器单核的计算能力低于商业CPU,只能使用更多的处理器核来分担体绘制任务,从而引起了采样数据并行通信的可扩展性瓶颈。为充分利用国产自主CPU高性能计算机来高效完成体绘制任务,针对大规模并行体绘制提出一种基于多绘制管线的性能优化技术,通过多管线、多进程的两级并行模式来降低单条管线的并行规模。在大规模并行体绘制中,该技术将绘制目标图像划分成多个子区域,绘制进程则相应分组,每个进程组独立执行一条绘制管线,以完成图像相应子区域的绘制,最后再收集所有的图像子区域,形成完整图像并输出。实验结果表明,优化后的体绘制算法在国产自主CPU高性能计算机上可以扩展到万核规模,并能有效完成体绘制任务。

关键词：体绘制多管线两级并行并行可扩展性性能优化

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数值耗散对压气机流动分离涡模拟的影响研究

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计算力学学报 2024年第1期41卷 145-152页

作者：田铖江思雅符松清华大学航天航空学院北京100084 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

分离涡模拟DES是压气机流动模拟中常用的高保真湍流模式。为了使DES准确解析湍流,数值耗散必须限制在合理范围内。然而,当前的压气机流动DES类研究工作中仍然普遍采用高耗散的迎风格式。本文首先基于DES类方法计算的各向同性衰减湍流结... 详细信息

分离涡模拟DES是压气机流动模拟中常用的高保真湍流模式。为了使DES准确解析湍流,数值耗散必须限制在合理范围内。然而,当前的压气机流动DES类研究工作中仍然普遍采用高耗散的迎风格式。本文首先基于DES类方法计算的各向同性衰减湍流结果,定量比较了多种不同数值格式的耗散,证实了高耗散迎风格式严重低估中高波数湍流能量。高阶重构格式可以一定程度上改善该问题,但能量耗散仍然过高。本文在高阶重构的基础上,进一步引入自适应耗散函数修改Riemann求解器,构造了自适应耗散格式。该格式在全波数范围都能准确地预测湍流能谱。将该格式配合DES类方法模拟跨声速离心压气机流动,其预测的压比相比于三阶迎风格式,更加接近实验结果。此外,自适应耗散格式显著提高了中小尺度流动结构的分辨率。分析表明,在使用DES类方法模拟压气机流动时,有必要采用数值耗散较低的离散格式,以准确预测压气机总体性能和流动结构。本文构造的自适应耗散格式是一种良好选择。

关键词：压气机分离涡模拟DES 数值耗散迎风格式自适应耗散格式

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JMCT3.0蒙特卡罗质子及低能光子/电子输运功能开发及检验

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强激光与粒子束 2024年第9期36卷 127-133页

作者：谭笑邓力张玲玉李瑞付元光史敦福刘鹏杨超南华大学核科学与技术学院湖南衡阳421001 北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088

高分辨率通用型三维多粒子输运蒙特卡罗软件JMCT能够模拟任意复杂几何系统的中子/光子/电子/质子/分子/光辐射/大气输运问题,支持数十万核的多级并行,已广泛用于辐射屏蔽、反应堆临界安全分析、核探测及核医学等领域。JMCT已升级到3.0版... 详细信息

高分辨率通用型三维多粒子输运蒙特卡罗软件JMCT能够模拟任意复杂几何系统的中子/光子/电子/质子/分子/光辐射/大气输运问题,支持数十万核的多级并行,已广泛用于辐射屏蔽、反应堆临界安全分析、核探测及核医学等领域。JMCT已升级到3.0版本,相比2.0版本,3.0版本新增了13项功能,改进发展了8种算法,通过对低层JCOGIN框架的优化,计算效率提高30%~600%。新功能主要用于图像诊断、闪光照相、光辐射及大气输运的模拟。JMCT3.0开发了质子、低能光子/电子及分子模拟功能,通过基准检验,验证了算法的正确有效性。

关键词：蒙特卡罗质子低能光子及电子输运闪光照相 JMCT

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蒙特卡罗临界计算粒子并行动态负载均衡调权算法研究

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原子能科学技术 2022年第2期56卷 316-325页

作者：付元光刘鹏李瑞王鑫邓力中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

本文针对蒙特卡罗临界计算,提出了一种具有动态负载平衡能力的粒子权重调节算法。该算法在每次源迭代初始,将模拟粒子总权重均分到每个进程上,在保证每个进程本地权重恒定的前提下,分别调节不同进程的粒子出生权重,实现了源迭代过程中... 详细信息

本文针对蒙特卡罗临界计算,提出了一种具有动态负载平衡能力的粒子权重调节算法。该算法在每次源迭代初始,将模拟粒子总权重均分到每个进程上,在保证每个进程本地权重恒定的前提下,分别调节不同进程的粒子出生权重,实现了源迭代过程中进程间计算的动态负载平衡。与Master-Slave、Nearest Neighbor等算法进行比对,发现此算法加速效果更好。将此算法集成到JMCT程序中,通过BEAVRS基准题测试了并行效率,相对于128进程,4800进程弱可扩和强可扩展并行效率分别可达92.54%和81.47%。

关键词：蒙特卡罗临界计算粒子并行负载均衡

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大规模结构网格数据的相关性统计建模轻量化方法

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计算机研究与发展 2023年第3期60卷 676-689页

作者：杨阳武昱汪云海曹轶北京应用物理与计算数学研究所北京100094 山东大学计算机科学与技术学院山东青岛266237 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088

高置信度的数据可视分析对于大规模数值模拟至关重要,但是当前高性能计算机的存储瓶颈导致可视分析应用获取原始高分辨率网格数据越来越困难.基于统计建模的方法能够极大降低高分辨数据存储成本,但是重建数据的不确定性高.为此,提出了... 详细信息

高置信度的数据可视分析对于大规模数值模拟至关重要,但是当前高性能计算机的存储瓶颈导致可视分析应用获取原始高分辨率网格数据越来越困难.基于统计建模的方法能够极大降低高分辨数据存储成本,但是重建数据的不确定性高.为此,提出了一种大规模结构网格数据的相关性统计建模轻量化方法,用于对并行数值模拟生成的大规模多块体数据进行高效分析与可视化.该方法的技术核心是通过数据块间的统计相关性,指导邻接数据块的统计建模,从而有效地保留数据统计特征,且不需要对不同并行计算节点中的数据块进行合并与重新分块.通过耦合数据块的数值分布信息、空间分布信息和相关性信息,该方法可以更精确地重建原始数据,降低可视化的不确定性.实验测试采用了最大10亿网格规模的5组科学数据,定量分析结果显示,在相同数据压缩比下,该方法相比现有方法可将数据重建精度最大提升近2个数量级.

关键词：数据轻量化大规模并行科学模拟大规模多块体数据相关性统计建模科学可视化

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一种基于实测的时谐Maxwell方程离散系统预条件算法自适应策略

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计算物理 2024年

作者：邓蕴桐胡少亮徐小文中国工程物理研究院研究生院北京应用物理与计算数学研究所中物院高性能数值模拟软件中心

针对系统级封装应用时谐Maxwell方程离散系统求解中单一算法无法对所有算例取得最优性能、以及给定算例难以确定最优算法的问题，提出一种基于实测的预条件算法自适应策略。首先，结合当前该类应用普遍采用的加性Schwarz区域分解算法（... 详细信息

针对系统级封装应用时谐Maxwell方程离散系统求解中单一算法无法对所有算例取得最优性能、以及给定算例难以确定最优算法的问题，提出一种基于实测的预条件算法自适应策略。首先，结合当前该类应用普遍采用的加性Schwarz区域分解算法（ASM）和辅助子空间Maxwell算法（AMS），提出一种组合预条件算法，扩充了当前该类系统的可行算法空间。在此基础上，针对可行算法空间，在每个算例求解之前，基于对每个算法的实际测试，选择其中最优的算法用于迭代过程的求解。来自三个实际模型共6个典型算例的数值实验表明，该自适应策略可以取得接近现有算法空间中最优算法的性能，相对于算法空间的任意单一算法，其整体求解效率最高，具有较大的实用性和应用潜力。

关键词：时谐Maxwell方程预条件算法自适应策略辅助子空间算法区域分解

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基于CAD几何模型的曲面流线可视分析方法

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计算机工程与科学 2023年第6期45卷 961-969页

作者：吴付坤曹轶董庆利中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

针对在大规模矢量场中复杂几何曲面流线生成难的问题,设计实现了一种高精度的复杂曲面流线可视分析方法。首先,基于拓扑二维曲面结构进行求交计算,并引入高精度插值算法实现几何曲面矢量场并行抽取操作;然后,采用改进型龙格-库塔矢量场... 详细信息

针对在大规模矢量场中复杂几何曲面流线生成难的问题,设计实现了一种高精度的复杂曲面流线可视分析方法。首先,基于拓扑二维曲面结构进行求交计算,并引入高精度插值算法实现几何曲面矢量场并行抽取操作;然后,采用改进型龙格-库塔矢量场流线积分扩展技术进行积分计算,并引入自适应积分步长策略和流线-曲面求交加速结构,生成连续一致的曲面流线;最后,引入小球特征到可视化管线流程中,并集成于通用可视分析平台。实验结果表明,该方法能够高精度地生成连续一致的几何曲面流线,有效刻画复杂装置表面流场物理特性。

关键词：矢量场抽取流线积分扩展技术自适应积分步长流线-曲面求交加速结构

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面向复杂装配体模型的两级并行曲面网格生成

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计算机工程 2024年第6期50卷 321-327页

作者：徐权冷珏琳刘田田郑澎中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中国工程物理研究院计算机应用研究所四川绵阳621900

针对实际工程应用中的大规模数值模拟需求,面向复杂几何装配体模型,提出一种适配高性能计算机分布式共享存储体系的两级并行曲面网格生成方法。首先提取几何模型的关键特征,基于关键特征构建网格尺寸场并预估出每个几何实体内的网格规... 详细信息

针对实际工程应用中的大规模数值模拟需求,面向复杂几何装配体模型,提出一种适配高性能计算机分布式共享存储体系的两级并行曲面网格生成方法。首先提取几何模型的关键特征,基于关键特征构建网格尺寸场并预估出每个几何实体内的网格规模大小;然后基于模型几何实体的相邻关系和预估的网格规模建立模型实体间的邻接关系图,通过图剖分算法将几何模型分解为不同的子模型,将子模型分配到不同的进程内;最后在各进程内按照“点-线-面”的顺序依次并行生成点网格、线网格和面网格。在曲面网格并行生成中采取进程和线程混合的并行方式,不同子模型之间采用消息传递接口并行,同一个子模型的不同几何曲面之间采用OpenMP并行。通过三峡大坝模型对该方法进行验证,结果表明,通过分析算法的并行效率、通信最小化和负载平衡,该方法可以在数千处理器核上获得40%的并行效率,不同进程间的通信量较少,且可以获得良好的负载平衡。

关键词：曲面网格生成区域分解并行网格生成装配体模型图剖分

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