检索结果-内蒙古大学图书馆

强激光与粒子束 2020年第4期32卷 89-96页

作者：李光荣赵振国王卫杰游春光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 中国工程物理研究院复杂电磁环境科学与技术重点实验室四川绵阳621900

针对复杂电磁环境下器件多物理效应机理研究需求,研发了半导体多物理效应并行计算程序JEMS-CDS-Device。介绍了JEMS-CDS-Device的架构设计与实现技术。程序基于非结构网格并行框架JAUMIN实现,采用有限体积法(FVM)离散,使用牛顿法全耦合... 详细信息

针对复杂电磁环境下器件多物理效应机理研究需求,研发了半导体多物理效应并行计算程序JEMS-CDS-Device。介绍了JEMS-CDS-Device的架构设计与实现技术。程序基于非结构网格并行框架JAUMIN实现,采用有限体积法(FVM)离散,使用牛顿法全耦合求解"电-载流子输运-热"问题。程序采用"内核+算法库"形式架构,支持2维和3维非结构网格、千万自由度问题并行求解,支持物理方程、离散算法、材料物理模型等的扩展开发。

关键词：半导体数值模拟漂移扩散模型有限体积法全耦合自动微分高性能计算

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高性能计算在目标电磁散射特性分析中的应用

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电波科学学报 2019年第1期34卷 3-11页

作者：刘阳周海京郑宇腾陈晓洁王卫杰鲍献丰李瀚宇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

基于高性能计算的电磁数值模拟在目标电磁散射特性分析中发挥着越来越重要的作用.由于任一种数值方法都有一定的适用范围,不能高效处理所有问题,因此,有必要发展和集成多种数值方法,形成能够为不同类型问题的雷达散射截面(radar cross s... 详细信息

基于高性能计算的电磁数值模拟在目标电磁散射特性分析中发挥着越来越重要的作用.由于任一种数值方法都有一定的适用范围,不能高效处理所有问题,因此,有必要发展和集成多种数值方法,形成能够为不同类型问题的雷达散射截面(radar cross section, RCS)计算提供高效解决途径的软件系统.文中在并行自适应结构/非结构网格应用支撑软件框架之上,充分考虑数值方法的可扩展性以及物理个性的可分离性,通过基于机理、数据的混合可计算建模和接口设计,以及算法的模块化开发,发展了多种用于RCS计算的数值方法,并将其集成到高性能电磁数值模拟软件系统JEMS中.数值算例表明了JEMS具有高效分析多种目标电磁散射特性的能力,并在大规模并行计算方面具有显著优势.

关键词：电磁散射雷达散射截面高性能计算数值方法并行支撑框架

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针对天河2号的一种嵌套剖分负载平衡算法

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计算机研究与发展 2018年第2期55卷 418-425页

作者：刘旭杨章杨扬计算物理重点实验室(北京应用物理与计算数学研究所) 北京100094 北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心北京100094

天河2号等亿亿次计算机上的大规模异构协同计算对负载平衡算法提出了3方面要求:低算法复杂度、适应多级嵌套的数据传输系统和支撑异构协同计算.通过组合3级嵌套负载平衡算法框架、贪婪剖分算法和内外子区域剖分算法,设计了一种能够同时... 详细信息

天河2号等亿亿次计算机上的大规模异构协同计算对负载平衡算法提出了3方面要求:低算法复杂度、适应多级嵌套的数据传输系统和支撑异构协同计算.通过组合3级嵌套负载平衡算法框架、贪婪剖分算法和内外子区域剖分算法,设计了一种能够同时满足这3方面要求的负载平衡算法.模型测试表明,算法可以达到90%以上的负载平衡效率.天河2号上32个节点的测试表明,算法能够保证通信开销较小.5个典型应用在天河2号上最大93.6万核的测试表明,算法能够支撑应用高效扩展,并行效率最高可达80%.

关键词：并行计算负载平衡异构协同计算天河2号至强融核协处理器

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两类向量序列加速收敛方法比较

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数值计算与计算机应用 2021年第4期42卷 379-394页

作者：秦子康安恒斌王新玉中国工程物理研究院研究生院北京100088 北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室北京100094 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 东北师范大学数学与统计学院长春130024

迭代方法是求解大规模线性和非线性问题的主要方法.由迭代方法产生的向量序列的收敛速度直接影响方法的应用效果.为了提高向量序列的收敛速度,可以采用向量序列的迭代加速算法.目前,针对向量序列加速收敛的算法主要包括两类:基于外插类... 详细信息

迭代方法是求解大规模线性和非线性问题的主要方法.由迭代方法产生的向量序列的收敛速度直接影响方法的应用效果.为了提高向量序列的收敛速度,可以采用向量序列的迭代加速算法.目前,针对向量序列加速收敛的算法主要包括两类:基于外插类的方法和基于Anderson加速的方法.外插类加速方法通过对于原序列进行变形,以获得新的向量序列,使新的向量序列的收敛速度比原序列更快.典型的外插类方法有最小多项式外插(MPE)方法,修正的最小多项式外插(MMPE)方法,降秩外插(RRE)方法,拓扑ε算法(TEA),向量ε算法(VEA)等.Anderson加速方法结合不动点迭代格式,利用迭代过程中残差序列的信息构造新的迭代序列.本文选取RRE方法作为外插类加速方法的代表,与Anderson加速方法进行比较,并重点通过几类典型应用进行测试和分析.结果表明,Anderson加速方法和RRE方法均可提高向量序列的收敛速度,并且Anderson加速方法比RRE方法更为稳定和有效.

关键词：向量序列:迭代加速不动点迭代 RRE Anderson加速

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碳纤维增强复合材料薄层高效建模方法研究

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电波科学学报 2019年第1期34卷 19-26页

作者：孟雪松张瀚鲍献丰李瀚宇尹文言周海京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 浙江大学杭州310000

作为金属的替代品,碳纤维增强复合材料已被越来越广泛地用于飞行器、舰船和导弹等目标的壳体制造,而碳纤维增强复合材料的屏蔽效能对目标体的电磁安全起着重要作用.采用常规的全波分析方法计算碳纤维增强复合材料的屏蔽效能存在两大难题... 详细信息

作为金属的替代品,碳纤维增强复合材料已被越来越广泛地用于飞行器、舰船和导弹等目标的壳体制造,而碳纤维增强复合材料的屏蔽效能对目标体的电磁安全起着重要作用.采用常规的全波分析方法计算碳纤维增强复合材料的屏蔽效能存在两大难题:复杂的材料属性和薄层带来的电大多尺度问题.为实现对碳纤维增强复合材料薄层的高效建模,通常采用均匀化的方法来等效具有复杂材料属性的复合材料,采用嵌入式薄层模型技术解决电大多尺度问题.本文将从均匀化方法和嵌入式薄层模型技术两个方面来探讨碳纤维增强复合材料薄层高效建模方法,并概述自主研发的大规模并行全波分析软件JEMS-FDTD及其集成的嵌入式薄层模型技术.最后,通过计算实例说明集成了嵌入式薄层模型的JEMS-FDTD软件在对碳纤维增强复合材料进行建模的正确性和高效性,并通过模拟仿真壳体为碳纤维增强复合材料飞机的屏蔽效能,说明集成了嵌入式薄层模型的JEMS-FDTD软件的实际应用价值.

关键词：碳纤维增强复合材料薄层高效建模均匀化方法嵌入式薄层模型 JEMS-FDTD

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考虑相变过程的水下爆炸高精度数值模拟

考虑相变过程的水下爆炸高精度数值模拟

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第十一届全国流体力学学术会议

作者：李康李守先中物院高性能数值模拟软件中心北京应用物理与计算数学研究所

水下爆炸是工程应用和科学研究中的一个重要问题,它包含了冲击波传播、界面演化、气泡脉动、高温相变、低压空化等复杂的物理过程,对高精度数值方法和物理建模都提出了较大的挑战。本文基于平衡态假设,给出了一种高温相变过程的计算方法... 详细信息

水下爆炸是工程应用和科学研究中的一个重要问题,它包含了冲击波传播、界面演化、气泡脉动、高温相变、低压空化等复杂的物理过程,对高精度数值方法和物理建模都提出了较大的挑战。本文基于平衡态假设,给出了一种高温相变过程的计算方法,并实现了水下爆炸的高精度数值模拟。通过大当量算例的模拟,在考虑高温相变过程和热辐射时分析了相变过程对于冲击波传输和气泡形成规律的影响。在所采用的计算条件下,高温相变对气泡尺度有显著的影响,而对冲击波超压峰值的影响较小。本文的研究可以为工程应用提供理论参考。

关键词：水下爆炸高精度方法高温相变气泡演化冲击波超压

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共晶炸药晶体稳定性和爆轰能量提升策略的理论研究

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含能材料 2020年第9期28卷 854-860,I0006页

作者：李重阳黄勇力孙长庆张蕾湘潭大学材料科学与工程学院湖南湘潭411105 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 重庆市超常配位键工程与先进材料技术重点实验室长江师范学院重庆4081410 南洋理工大学新加坡639798 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

为探究影响共晶炸药晶体稳定性和爆轰能量的关键因素,基于第一性原理方法对六硝基六氮杂异伍兹烷/奥克托今(CL-20/HMX)、六硝基六氮杂异伍兹烷/三硝基甲苯(CL-20/TNT)、苯并三氧化呋咱/1,3,5-三硝基苯(BTF/TNB)、3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮... 详细信息

为探究影响共晶炸药晶体稳定性和爆轰能量的关键因素,基于第一性原理方法对六硝基六氮杂异伍兹烷/奥克托今(CL-20/HMX)、六硝基六氮杂异伍兹烷/三硝基甲苯(CL-20/TNT)、苯并三氧化呋咱/1,3,5-三硝基苯(BTF/TNB)、3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮/5,6,7,8-四氢四唑并三嗪(NTO/TZTN)等16种共晶炸药的晶体结构、分子间相互作用、物理化学性质参数、晶体稳定性及爆轰能量进行了研究。结果表明,分子间氢键强度小于21 kJ·mol^-1时,共晶晶体稳定性主要由氢键数量决定;氢键强度大于21 kJ·mol^-1时,共晶晶体稳定性主要由氢键强度决定。相对于单组分炸药,共晶炸药大多具有较好的氧平衡和氮含量,但晶体密度普遍较小,导致爆轰能量相对于单组分炸药并无明显优势。以CL-20共晶炸药为例,共晶设计需提升分子间氢键的强度,而非仅增大氢原子计量比、增加氢键数量以提升晶体稳定性。该策略能兼顾较好的氧平衡、氮含量和晶体密度,从而实现共晶炸药晶体稳定性和爆轰能量的实质性提升。

关键词：共晶炸药晶体稳定性爆轰能量分子间相互作用氢键

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一种针对非结构网格流体力学黑匣子求解器的并行化方法

一种针对非结构网格流体力学黑匣子求解器的并行化方法

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第十九届中国空气动力学物理气体动力学学术交流会

作者：陈军北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心

针对一类带黑匣子求解器的非结构网格流体力学串行应用,提出了一种并行计算方法,在保持原有核心代码不动情况下,将其自动转化为并行程序。这里,黑匣子求解器对应的是主要的计算过程,它们以库文件形式提供,仅少量信息被外界所知,类似于... 详细信息

针对一类带黑匣子求解器的非结构网格流体力学串行应用,提出了一种并行计算方法,在保持原有核心代码不动情况下,将其自动转化为并行程序。这里,黑匣子求解器对应的是主要的计算过程,它们以库文件形式提供,仅少量信息被外界所知,类似于黑匣子。通过将底层的数据结构和上层的计算方法相分离,设计并行数据结构转换方法、重组非结构网格数据结构以及并行通信工具,并开发相应的原型系统将串行程序转化为并行程序。在一并行机上对一四面体非结构网格模型的计算测试表明,该方法可以方便地将原始串行程序转化为并行程序。

关键词：并行计算非结构网格流体力学

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基于METIS的非结构网格流体力学计算并行区域分解

基于METIS的非结构网格流体力学计算并行区域分解

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第十届全国青年计算物理学术会议

作者：陈军北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心

非结构网格由于在控制网格单元大小、形状和网格节点的位置上的优势,可以较为灵活地模拟复杂外形,在流体力学计算中获得了广泛应用。随着精度要求的提高以及网格规模的增加,非结构网格流体力学应用需要大规模高精度计算。非结构网格并... 详细信息

非结构网格由于在控制网格单元大小、形状和网格节点的位置上的优势,可以较为灵活地模拟复杂外形,在流体力学计算中获得了广泛应用。随着精度要求的提高以及网格规模的增加,非结构网格流体力学应用需要大规模高精度计算。非结构网格并行区域分解是非结构网格流体力学并行计算的关键技术之一。它要解决的内容包括:均匀地在处理机上剖分计算区域、精心设计数据存储格式以降低内存需求、

关键词：非结构网格流体力学计算 METIS 并行区域

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Alltoall通信性能模型研究

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计算机科学与探索 2018年第4期12卷 559-566页

作者：罗红兵张晓霞魏勇北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心北京100094

Alltoall是一种重要的MPI(message passing interface)集合通信类别,是影响许多并行程序并行效率的重要因素。但对于大规模并行计算机上Alltoall集合通信的评测和理论分析仍较为缺乏,导致许多应用程序的通信模块设计和使用不合理。首先... 详细信息

Alltoall是一种重要的MPI(message passing interface)集合通信类别,是影响许多并行程序并行效率的重要因素。但对于大规模并行计算机上Alltoall集合通信的评测和理论分析仍较为缺乏,导致许多应用程序的通信模块设计和使用不合理。首先,开展了MPI基本通信性能的测试和分析,发现随着MPI进程数的增加,其性能波动也增加,而这种波动源自网络竞争。为此,在传统的Alltoall性能评估模型中引入了网络竞争因素,新模型不仅考虑传统的通信带宽和通信延迟参数,还考虑了通信竞争因素。某国产并行机平台上的测试结果显示:引入网络竞争模型的新Alltoall性能评估模型可以较为准确地预估Alltoall性能,体现出网络竞争开销对Alltoall性能的影响。

关键词：集合通信通信性能 Alltoall

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