文档介绍：一一一一一完成日期盟年量月硕士学位论文四川大学培养单位指导教师业研究方向授予学位日期专
的网络并行计算研究黄卡玛教授磁问题数值模拟计算提供了一条有效的途径。网络并行计算已成为电吸收边界条件和近——远场变换,通无线电物理专业研究生冯菊指导老师时域有限差分法,捎谄浼虻ァ⒅观、易于掌握等优点在计算电磁学领域中得到了越来越广泛的应用和重视。但工程应用中,常涉及电大尺寸或复杂结构目标的计算,为了满足该算法稳定性条件和计算精度的需求,必须划分数量庞大的网格,带来耗用内存过大和计算时间过长的难题,极大地限制了的应用。随着个人计算机性能的不断提高和网络技术的飞速发展,网络并行计算技术得到了广泛的应用。将个人计算机通过高速局域网联结而成的计算机集群系统由于具有较高的性价比,被广泛应用到了并行计算领域,成为当今大规模数值计算的发展趋势之一。结合网络并行计算技术,为运用方法进行电大尺寸复杂电磁场数值计算的一个研究热点,但如何实现高效率并行计算迄今仍是难题。现阶段已有的网络并行算法,往往随着计算节点的增多,并行效率下降很快,这严重制约并行的实际应用。本文采用喑逃镅员嘈戳巳現ㄓ眉扑闳砑萌件采用了过参数设置可以对各类复杂结构目标,包括天线进行数值仿真计算。采用并行函数库,对该软件进行并行化处理。为了实现较高的并行效率,本文对并行化的关键步骤进行了深入的研究。设定区域分割条件,达到最小的通信比例;建立网络拓扑结构,实现最短的通信距离;采用自定义数据类型,取消数据打包和解包的过程:比较峁┑牟煌信模式,选择最优的萃ㄐ藕褪迪质莸牟⑿惺淙胧涑觥Mü四川大学硕士学位论文
以上步骤的优化,实现了在网络并行计算机系统上的高效率并行计算。为了测试通用软件的并行计算效率。本文在一套台微机组成的网络并行计算机系统上,首先在不包含奶跫拢跃匦尾ǖ寄诓康绱懦分布进行了并行数值计算。实际测试得到ㄎ⒒。的加速比和%的并行效率,%。在采用收边界条件下,数值仿真计算了开波导在三维空间中的电磁场分布,实际测试结果表明,⑿行蚀锏搅ァU獗砻鞲萌砑芄皇迪指效率的并行计算。关键词:时域有限差分法网络并行计算四川大学硕涎宦畚
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∈导扑愕娜糠椒ā!J庇蛴邢每年发表的有关穆畚氖考负醭手甘龀ぁ。在畛甑姆庇蛴邢薏罘址ǖ姆⒄差分法,K诼畚摹癗敝刑岢隽撕罄幢怀谱鱕氏网格的空间离散方式,对电磁场分量在时闻上和空间上采取交替抽样的离散方式,将包含时间变量的麦克斯韦旋度方程转化成一组差分方程,并在时间轴上逐步推进地求解窑间电磁场。经过三十多年的发展,时域有限差分法已经成为了一种成熟的数值计算方法,并且成为了当前解决电磁场问题最受欢迎的数值方法之一。近几十年来,展中,主要解决了以下问题:毡呓绲挠τ煤筒欢细纳疲琈提出了一阶和二阶吸收边界条件;艹『蜕⑸涑∏幕郑琔和年提出了连接边界条件;迪治忍〉募扑恪甏笃以来,时域有限差分法逐渐完善,被广泛应用,并不断有了新的发展,又解决了以下问题:回路积分法和变形网格;亚网格技术:广义正交曲线坐标系中的差分格式和非正交变形网格;适于色散介质的差分格式;超吸收边界条件和色散吸收边界条件,在,年“。提出了完全匹配层鹊龋这些改进使得方法逐步完善。开始只是用在分析电磁散射,后来逐渐应用到了生物电磁剂量学问题的计算和电磁热疗系统的计算机模拟;辐射特性计算。煜叩姆治隹В侥前为止,已经应用到了电磁研究的多个领域。其中有:微波器件和导行波结构的研究,散射和雷达截面计算,周期结构分析,电子封装,电磁兼容分析等等。.庇蛴邢薏罘址ǖ奶氐具备简洁和直观的特性,其主要优点有四川大学硕宦畚疭
网络并行计算简介扑愠绦虻耐ㄓ眯郧俊B罂怂刮し匠套槭嵌杂诠惴旱牡绱懦∥侍獾淖大型科学与工程计算,特别是高维复杂问题,如数值天气预报,计算流体力学,电磁仿真等,其计算需要大量的内存空间,以及较快的运算速度,由于器实现并行处理是开发超级计算机的重要途径。特别是出个人计算机通过高速建模简单。只要给出空间每一个元胞的介质参数,就可以模拟复杂形状目标和非均匀物体的空间分布。苯釉谑庇蛑薪屑扑恪D芄恢苯痈龇浅7岣坏牡绱懦∥侍獾氖庇蛐息,将复杂的物理过程描绘成清晰的图像,便于输出的可视化编程。并且可以通过浠欢玫狡淦涤蛱匦浴结。以该方程组为数学模型的对于广泛的电磁场问题具有通用性。哂芯钟蛐缘奶氐悖浅J屎嫌米鞑⑿屑扑恪5贝缱蛹扑慊姆⒄沟趋势是采用并行处理技术。而的计算特点是:每一个网格点上的电场磁场至恐缓透玫闵弦皇笨痰牡绯或磁场至亢陀肫湎嗔诘拇懦或电场****敫鍪笨痰姆至坑泄亍U庵志