【摘 要】
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随着计算机性能和分布式集群技术的不断进步,开发适用于集群网络的并行算法也越来越有意义。并行算法的性能和硬件资源的性能是直接相关的,硬件资源和硬件性能的提升意味着算
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随着计算机性能和分布式集群技术的不断进步,开发适用于集群网络的并行算法也越来越有意义。并行算法的性能和硬件资源的性能是直接相关的,硬件资源和硬件性能的提升意味着算法性能的直接提升,利用近些年来快速发展的硬件技术,并行算法可以更快更有效地求解大规模复杂问题,相比算法理论上的缓慢的改进速度,并行算法的性能提升更加直接有效,具备非常重要的应用价值。本文研究了基于并行自适应非结构化网格应用框架(J Parallel Adaptive Unstructured Mesh application Infrastructure,JAUMIN)的并行时域间断伽辽金(Discontinuous Galerkin time domain,DGTD)算法,并将该算法应用至天河二号来解决实际的电大电磁问题,主要工作包含了以下几个方面:1.DGTD算法分析及边界条件与激励源的电磁建模与实现:在DGTD的格式构造基础上,详细讨论了Maxwell方程的数值通量构造过程,研究了不同边界条件或激励源下对应的数值通量表示形式,通过修改数值通量的形式,实现了在DGTD方法中的各种边界条件和激励源的电磁建模和引入,边界条件包括完美电边界(Perfect Electric Conductor,PEC),总场-散射场边界,吸收边界,激励源条件包括平面波源,集总端口源和波端口源。2.基于非结构网格并行框架JAUMIN的DGTD算法研究及程序开发:研究了基于JAUMIN框架开发并行DGTD算法的流程,JAUMIN包含了策略层和实现层两个层次,策略层制定算法的求解思路,实现层实现算法的具体过程。本文具体研究了如何在JAUMIN的策略层制定并行DGTD算法的求解步骤,在JAUMIN的实现层具体实现DGTD算法的变量注册,进程通信和计算过程。3.电大复杂目标的电磁辐射、电磁散射及电磁兼容问题的DGTD数值模拟:采用了一个谐振问题来分析DGTD方法的收敛性,并分别在散射问题,集总端口激励问题和波端口激励问题上进行了典型算例的测试,与解析解或商业软件进行比较,验证了基于JAUMIN框架的并行DGTD算法在散射问题和辐射问题上的准确性,并测试了电大目标散射问题和电磁兼容问题,根据算法在天河二号上的运行结果,验证了并行DGTD算法在电大复杂目标问题上的适用性和准确性,算法的并行规模达到千核级别。
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