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一种基于成对显式龙格-库塔时间积分的大气平流算法
1
作者
孙朝阳
陈春刚
+1 位作者
李兴良
沈学顺
《高原气象》
CSCD
北大核心
2024年第2期520-528,共9页
为解决大气输送仿真中保形、正定及计算效率等问题,本研究发展了基于水平-多矩有限体积/垂直-有限差分混合格式和显式成对龙格-库塔方法的高效、高保真平流方程时空离散方案。为去除高阶算法在间断分布附近产生的数值振荡,平流方案在水...
为解决大气输送仿真中保形、正定及计算效率等问题,本研究发展了基于水平-多矩有限体积/垂直-有限差分混合格式和显式成对龙格-库塔方法的高效、高保真平流方程时空离散方案。为去除高阶算法在间断分布附近产生的数值振荡,平流方案在水平和垂直方向分别使用了基于加权本质无振荡(weighted essentially non-oscillatory,WENO)和总变差减小(total variation diminishing,TVD)方法的斜率限制器。在时间积分中,算法使用了二阶成对显式龙格-库塔方法,通过在垂直方向增加内循环中空间离散调用次数增大求解器可用CFL数。成对龙格-库塔时间积分方法能有效缓解大气模式垂直小网格距对积分时间步长的限制,使水平、垂直方向稳定性条件允许的最大时间步长尽可能接近,从而改善模式计算效率。论文中还设计了可用于库朗(Courant-Friedrichs-Lewy,CFL)数大于1情形的迭代正定修正算法,能保证平流方程计算结果严格非负。本文采用二维标准算例对所提出的平流方程算法进行了测试和比较分析。数值试验结果表明:本文提出的算法为解决高分辨、可扩展非静力大气模式中平流输送高保真计算难题提供了一条有效途径。
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关键词
平流方程
成对显式龙格-库塔方法
斜率限制器
正定算法
多矩方法
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职称材料
面向电大多尺度模型的大规模并行对称半正定亚网格FDTD算法
被引量：
1
2
作者
陈晓洁
鲍献丰
+2 位作者
李瀚宇
张爱清
周海京
《北京理工大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第6期649-656,共8页
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...
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.
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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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职称材料
题名
一种基于成对显式龙格-库塔时间积分的大气平流算法
1
作者
孙朝阳
陈春刚
李兴良
沈学顺
机构
西安交通大学力学系
中国气象局地球系统数值预报中心
出处
《高原气象》
CSCD
北大核心
2024年第2期520-528,共9页
基金
国家重点研发计划项目(2017YFC1501901)。
文摘
为解决大气输送仿真中保形、正定及计算效率等问题,本研究发展了基于水平-多矩有限体积/垂直-有限差分混合格式和显式成对龙格-库塔方法的高效、高保真平流方程时空离散方案。为去除高阶算法在间断分布附近产生的数值振荡,平流方案在水平和垂直方向分别使用了基于加权本质无振荡(weighted essentially non-oscillatory,WENO)和总变差减小(total variation diminishing,TVD)方法的斜率限制器。在时间积分中,算法使用了二阶成对显式龙格-库塔方法,通过在垂直方向增加内循环中空间离散调用次数增大求解器可用CFL数。成对龙格-库塔时间积分方法能有效缓解大气模式垂直小网格距对积分时间步长的限制,使水平、垂直方向稳定性条件允许的最大时间步长尽可能接近,从而改善模式计算效率。论文中还设计了可用于库朗(Courant-Friedrichs-Lewy,CFL)数大于1情形的迭代正定修正算法,能保证平流方程计算结果严格非负。本文采用二维标准算例对所提出的平流方程算法进行了测试和比较分析。数值试验结果表明:本文提出的算法为解决高分辨、可扩展非静力大气模式中平流输送高保真计算难题提供了一条有效途径。
关键词
平流方程
成对显式龙格-库塔方法
斜率限制器
正定算法
多矩方法
Keywords
advection equation
paired explicit Runge-Kutta scheme
slope limiter
non-negative scheme
multi-moment method
分类号
P456.7 [天文地球—大气科学及气象学]
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职称材料
题名
面向电大多尺度模型的大规模并行对称半正定亚网格FDTD算法
被引量：
1
2
作者
陈晓洁
鲍献丰
李瀚宇
张爱清
周海京
机构
中国工程物理研究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
出处
《北京理工大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第6期649-656,共8页
基金
国家自然科学基金资助项目(12001053,62231003)。
文摘
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
Keywords
electrically large and multi-scale model
positive semi-definite subgridding FDTD method
largescale parallel computation
分类号
O441 [理学—电磁学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
一种基于成对显式龙格-库塔时间积分的大气平流算法
孙朝阳
陈春刚
李兴良
沈学顺
《高原气象》
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
面向电大多尺度模型的大规模并行对称半正定亚网格FDTD算法
陈晓洁
鲍献丰
李瀚宇
张爱清
周海京
《北京理工大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
1
在线阅读
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职称材料
已选择
0
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引用分析
参考文献
引证文献
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