检索结果-内蒙古大学图书馆

北京理工大学学报 2023年第6期43卷 649-656页

作者：陈晓洁鲍献丰李瀚宇张爱清周海京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京100094

针对计算电磁学算法应用于实际工程问题时面临的计算模型电大尺寸多尺度瓶颈,基于自研的高性能并行计算框架JASMIN,通过提出融合h-自适应时间积分算法流程的对称半正定亚网格FDTD算法流程,实现了具备大规模并行能力的亚网格时域有限差分... 详细信息

针对计算电磁学算法应用于实际工程问题时面临的计算模型电大尺寸多尺度瓶颈,基于自研的高性能并行计算框架JASMIN,通过提出融合h-自适应时间积分算法流程的对称半正定亚网格FDTD算法流程,实现了具备大规模并行能力的亚网格时域有限差分(FDTD)算法.该算法保留了FDTD算法高并行可扩展性优势,同时可局部使用细化网格剖分电大尺寸模型精细结构部位,支持粗网格区域和细网格区域分别采用大时间步长和小时间步长进行迭代计算.算例表明,该方法在解决电大多尺度电磁模拟问题时,具有较强的并行可扩展性,同时能够保证数值计算结果的精度和稳定性,与传统的FDTD算法相比,可显著降低内存需求,提高计算效率.

关键词：电大多尺度模型对称半正定亚网格FDTD算法大规模并行

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基于deluxeFETI-DP并行算法的矩形太阳翼展开动力学高效仿真

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宇航学报 2024年第12期45卷 1897-1909页

作者：兰靖杰张世雄荣吉利刘铖北京理工大学宇航学院北京100081 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

随着柔性太阳翼等可展开空间结构向轻量化和大型化方向发展,其展开过程常面临大转动和大变形等非线性动力学问题。通常采用柔性多体系统动力学方法构建高维非线性模型,以精确预测此类复杂动力学行为。然而,计算效率低下已成为限制该数... 详细信息

随着柔性太阳翼等可展开空间结构向轻量化和大型化方向发展,其展开过程常面临大转动和大变形等非线性动力学问题。通常采用柔性多体系统动力学方法构建高维非线性模型,以精确预测此类复杂动力学行为。然而,计算效率低下已成为限制该数值模拟方法的主要瓶颈。为解决这一问题,基于有限元撕裂与连接-对偶原始(FETI-DP)并行算法,引入deluxe缩放方法用于柔性多体系统动力学仿真。该方法通过耦合子域界面的刚度矩阵,利用矩阵组合构造加权因子,平衡材料系数差异导致的刚度矩阵量级不均,从而优化界面方程的条件数,减少迭代次数。最后,基于deluxe FETI-DP并行算法对矩形太阳翼展开动力学进行高效仿真,并与串行算法及传统FETI-DP算法进行对比研究。数值结果表明,deluxe FETI-DP算法的仿真计算效率较串行算法提高了70.98%,较传统FETI-DP算法提高了64.16%。上述并行算法研究为大型矩形太阳翼展开动力学的高效仿真提供了理论参考。

关键词： deluxe FETI-DP 并行算法矩形太阳翼展开动力学

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MSV-Net:面向科学模拟面体混合数据的超分重建方法

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计算机科学与探索 2023年第6期17卷 1321-1328页

作者：曹斯铭王晓华王弘堃曹轶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

高保真度的可视分析通常依赖大规模科学模拟产生的耦合几何模型的高分辨率网格数据,这对数据存储和流畅交互均提出了巨大挑战。提出了MSV-Net,一个面向大规模科学模拟面体混合数据的超分辨率重建方法。该网络为端到端的深度神经网络,通... 详细信息

高保真度的可视分析通常依赖大规模科学模拟产生的耦合几何模型的高分辨率网格数据,这对数据存储和流畅交互均提出了巨大挑战。提出了MSV-Net,一个面向大规模科学模拟面体混合数据的超分辨率重建方法。该网络为端到端的深度神经网络,通过多层非线性变换实现从低分辨数据到高分辨数据的混合绘制映射的联合学习;该网络舍弃了全连接层,不仅可以减少网络参数,而且能够提升网络的灵活性与可复用性。此外,构建了面向大规模电磁模拟应用的面体混合数据集MSV-Dataset,用于模型训练和验证。该数据集由采用不透明几何模型绘制耦合半透明体绘制的混合绘制的图像构成。与多种传统方法和深度学习方法进行了对比,定量分析结果显示,MOS绝对评价指标达到了4.1,重建准确率仅次于真实图像;基于混合数据绘制1500×1500分辨率的图像,采用直接绘制需要66.28 s,而采用MSV-Net则仅需要4.14 s,交互性能提升了约15倍。

关键词：科学数据可视化混合绘制大规模模拟超分辨率重建深度学习

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结合源偏倚和权窗的蒙特卡罗全局减方差方法

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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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辐射扩散方程的非线性迭代方法

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计算物理 2024年第1期41卷 75-86页

作者：安恒斌莫则尧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高性能数值模拟软件中心北京100088

为了提高Newton方法和Picard方法求解辐射扩散方程组的健壮性和收敛速度,介绍应用这两类方法求解辐射扩散方程组的几方面工作,包括迭代初值的选取、迭代过程物理约束的处理、Picard迭代过程与Anderson加速的结合以及针对Anderson加速方... 详细信息

为了提高Newton方法和Picard方法求解辐射扩散方程组的健壮性和收敛速度,介绍应用这两类方法求解辐射扩散方程组的几方面工作,包括迭代初值的选取、迭代过程物理约束的处理、Picard迭代过程与Anderson加速的结合以及针对Anderson加速方法的改进等。通过应用相关的处理和改进策略,两类方法可有效应用于非线性辐射扩散方程的求解。

关键词：辐射扩散非线性迭代 Newton迭代 Picard迭代 Anderson加速

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应用特征驱动的并行数值代数解法器JPSOL

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计算物理 2024年第1期41卷 110-121页

作者：胡少亮徐小文安恒斌徐然范荣红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京100094

介绍JPSOL(J Parallel Solver Library for Numerical Algebra Problems)的软件架构、矩阵向量数据结构、三类算法库(线性、非线性和特征值)及领域专用解法器,然后通过基本迭代法的测试结果说明其高可扩展并行性,最后通过几类典型实际应... 详细信息

介绍JPSOL(J Parallel Solver Library for Numerical Algebra Problems)的软件架构、矩阵向量数据结构、三类算法库(线性、非线性和特征值)及领域专用解法器,然后通过基本迭代法的测试结果说明其高可扩展并行性,最后通过几类典型实际应用,展示应用效果和健壮性。

关键词：数值模拟并行计算解法器 Krylov子空间方法预条件算法

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蒙特卡罗粒子输运软件JMCT非结构网格计算功能开发及检验

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原子能科学技术 2024年第12期58卷 2540-2545页

作者：谭笑邓力王鑫李瑞付元光史敦福刘鹏杨超南华大学核科学技术学院湖南衡阳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

为开展蒙特卡罗方法及程序与确定论方法及程序之间的耦合计算,针对三维通用型多粒子输运蒙特卡罗软件JMCT,新近开发了支持非结构网格输运计算功能,使JMCT软件具备计算任意三维实体组合几何、结构和非结构网格下的粒子输运问题。选取秦... 详细信息

为开展蒙特卡罗方法及程序与确定论方法及程序之间的耦合计算,针对三维通用型多粒子输运蒙特卡罗软件JMCT,新近开发了支持非结构网格输运计算功能,使JMCT软件具备计算任意三维实体组合几何、结构和非结构网格下的粒子输运问题。选取秦山一期反应堆焊缝段屏蔽模型,分别采用3种几何离散处理,通过大规模并行计算取得了相近的结果,与实验测量值最大相对偏差小于14.29%,满足屏蔽对计算精度(20%)的要求,从而验证了算法的正确有效性。

关键词：蒙特卡罗确定论耦合计算结构/非结构网格秦山一期反应堆

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学科交叉多物理场耦合并行计算构件模型

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中国科学：信息科学 2023年第8期53卷 1560-1574页

作者：莫则尧杨章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

随着高性能数值模拟对客观对象逼真度的不断增强,学科交叉特征凸显,带来多物理场耦合的多样性和动态演化,给并行计算带来了新的挑战.相对于单一学科或静态的多物理场耦合,挑战主要表现在两个方面,其一,如何降低耦合的复杂度;其二,如何... 详细信息

随着高性能数值模拟对客观对象逼真度的不断增强,学科交叉特征凸显,带来多物理场耦合的多样性和动态演化,给并行计算带来了新的挑战.相对于单一学科或静态的多物理场耦合,挑战主要表现在两个方面,其一,如何降低耦合的复杂度;其二,如何支撑提升耦合的可信度.本文提出一种跨学科并行计算构件模型,统一表征结构网格、非结构网格和组合几何的网格数据模型,构件化数据通信、负载平衡和数值计算功能,将耦合复杂度从平方量级降低到线性近优,并奠定了耦合可信度提升的并行计算基础.结构–流体–传热等跨学科多物理场耦合并行计算表明,本文提出的构件模型有效.

关键词：构件模型并行计算学科交叉多物理场耦合

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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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面向效应场数值模拟的颜色映射自动调优框架

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计算机辅助设计与图形学学报 2022年第4期34卷 623-635页

作者：王晓华曹轶王华维艾志玮张哲吴付坤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

在科学计算的效应场数值模拟中,变量数据的数值分布通常极不均匀,且存在大量背景噪声.针对传统数据到颜色的可视化线性映射难以获得清晰的物理特征的问题,提出一个基于颜色控制点自动调优的颜色映射框架.首先基于信息熵和高斯混合分布... 详细信息

在科学计算的效应场数值模拟中,变量数据的数值分布通常极不均匀,且存在大量背景噪声.针对传统数据到颜色的可视化线性映射难以获得清晰的物理特征的问题,提出一个基于颜色控制点自动调优的颜色映射框架.首先基于信息熵和高斯混合分布自动去除背景数据,然后基于累积分布函数自动调整颜色控制点位置,再基于分段亮度参数增强颜色表感知辨识性,最终生成自适应数据分布特征的颜色映射.采用爆轰冲击波、电磁辐射和高功率微波3类典型效应场模拟数据的实验结果表明,相比线性映射方法,所提框架能够获得具有高质量细节特征的可视结果,颜色辨识性可提升一个数量级,该框架是有效的.

关键词：颜色映射效应场模拟数据分布

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