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JASMIN框架中联邦并行计算及其在多物理耦合中的应用 被引量:5
1
作者 张爱清 莫则尧 +2 位作者 曹小林 安恒斌 郭红 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2013年第1期15-23,共9页
多物理耦合是一类普遍的复杂应用问题。并行计算时,在充分考虑各个物理过程的基础上,还需要在不同物理过程之间建立数据依赖关系并交换物理量值。这无论对并行算法设计,还是对并行编程实现来说,均具有较大的难度。JASMIN框架提供联邦计... 多物理耦合是一类普遍的复杂应用问题。并行计算时,在充分考虑各个物理过程的基础上,还需要在不同物理过程之间建立数据依赖关系并交换物理量值。这无论对并行算法设计,还是对并行编程实现来说,均具有较大的难度。JASMIN框架提供联邦计算功能,很好地封装和实现了单层结构网格上的多物理耦合并行计算。该功能实际应用于激光聚变和地球系统模式等领域,支撑研发了多个应用程序,可以有效使用成千上万个处理器核进行数值模拟。 展开更多
关键词 多物理 并行计算 JASMIN框架
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基于面向对象的粒子类模拟并行计算研究 被引量:6
2
作者 曹小林 张爱清 莫则尧 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2007年第10期1647-1651,共5页
针对经典分子动力学和PIC方法等粒子类模拟方法具有粒子动态移动、粒子计算局部性好等共性,首先,提出了粒子量数据片对象.该对象是单网格片上的一团粒子,其中网格片是包含多个网格单元的矩形区域.然后,设计了并行算法,包括对象之间的粒... 针对经典分子动力学和PIC方法等粒子类模拟方法具有粒子动态移动、粒子计算局部性好等共性,首先,提出了粒子量数据片对象.该对象是单网格片上的一团粒子,其中网格片是包含多个网格单元的矩形区域.然后,设计了并行算法,包括对象之间的粒子迁移和数据交换以及动态负载平衡.最后,在JASMIN框架上具体实现,进而开发了并行经典分子动力学程序和并行PIC程序.在64个处理器上实测表明,并行PIC程序模拟包含3百万个网格、2千万个粒子的复杂物理模型时,获得了80%的并行效率. 展开更多
关键词 面向对象 粒子类模拟方法 粒子量数据片 动态负载平衡
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JASMIN框架中多块结构网格拼接并行计算及其应用 被引量:12
3
作者 郭红 莫则尧 张爱清 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2012年第8期69-74,共6页
基于JASMIN框架,本文设计了多块结构网格拼接的并行算法并研制了相应的软件模块。该模块设计实现了网格块间关系统一描述算法,及网格片间统一通信调度策略,从而有效解决了多块结构网格拼接并行计算中的通信性能瓶颈问题。同时,该模块封... 基于JASMIN框架,本文设计了多块结构网格拼接的并行算法并研制了相应的软件模块。该模块设计实现了网格块间关系统一描述算法,及网格片间统一通信调度策略,从而有效解决了多块结构网格拼接并行计算中的通信性能瓶颈问题。同时,该模块封装了数据分布存储、数据通信等并行计算细节,提供了规范接口,能够支撑用户简便地实现多块结构网格拼接并行计算。数值测试表明,该模块具有很好的并行性能,可以支撑应用程序扩展到上千核。 展开更多
关键词 多块结构网格 并行计算 JASMIN框架
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欧拉流体力学数值方法中的界面计算(英文) 被引量:5
4
作者 冯其京 何长江 +2 位作者 张敏 梁仙红 张树道 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期412-418,共7页
本文所提算法适用于二维和三维多介质流体力学两步欧拉数值方法中输运计算的混合网格(包括自由面网格)界面处理。在一个混合网格中,界面被近似地看作直线(二维)或平面(三维)。整个方法分为三步:(1)第一步,用混合网格周围的八个网格的介... 本文所提算法适用于二维和三维多介质流体力学两步欧拉数值方法中输运计算的混合网格(包括自由面网格)界面处理。在一个混合网格中,界面被近似地看作直线(二维)或平面(三维)。整个方法分为三步:(1)第一步,用混合网格周围的八个网格的介质面积份额(二维)或二十六个网格的介质体积份额(三维)确定界面的法线方向;第二步,用混合网格的本身的介质面积份额(二维)或体积份额(三维)确定界面的方程(位置);第三步,用此直线方程求出通过网格边界的流以及下一时刻网格的面积份额(二维)或体积份额(三维)。最后给出了用此方法所做的一些数值计算及与SLIC算法的比较。 展开更多
关键词 欧拉 界面 二维 三维
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大规模并行应用程序的可扩展性研究 被引量:6
5
作者 陈军 莫则尧 +1 位作者 李晓梅 袁国兴 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2000年第11期1382-1388,共7页
为适应未来超大型并行计算 ,要求算法和应用程序必须具有良好的可扩展性 .以往的可扩展性研究更强调于对算法的分析 ,而对于实际程序可扩展性低的原因很少进行深入探讨 ,不能有针对性地指导用户改进程序 .现提出了数值可扩展性和并行可... 为适应未来超大型并行计算 ,要求算法和应用程序必须具有良好的可扩展性 .以往的可扩展性研究更强调于对算法的分析 ,而对于实际程序可扩展性低的原因很少进行深入探讨 ,不能有针对性地指导用户改进程序 .现提出了数值可扩展性和并行可扩展性 ,用来描述并行系统的数值性能和并行性能的扩展行为 .并深入地讨论了数值可扩展性和并行可扩展性可能低的原因 ,提出了一套可扩展性评价准则 .使用这套评价准则和近优可扩展性方法 ,对一个大规模应用程序——二维等离子体粒子云网格法并行程序进行了分析 ,结果表明这套可扩展性评价准则可以帮助定位引起可扩展性低的原因 ,同时也表明 ,对于实际的大规模应用 ,在已知小规模问题的执行信息下 ,近优可扩展性分析方法提供了一种预测更大规模的问题在多少台处理机上运行更合理的途径 .这里的“合理”。 展开更多
关键词 可扩展性 应用程序 并行系统 近优可扩展性
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非平衡与多相复杂系统模拟研究——Lattice Boltzmann动理学理论与应用 被引量:27
6
作者 许爱国 张广财 +1 位作者 李英骏 李华 《物理学进展》 CSCD 北大核心 2014年第3期136-167,共32页
在自然界和工程物理领域存在大量的非平衡、多相等复杂系统和复杂行为。Lattice Boltzmann(LB)方法起源于复杂系统复杂行为研究的格子气或元胞自动机模型;其中,现代版的Lattice Boltzmann Kinetic Model(LBKM)植根于非平衡统计物理学的... 在自然界和工程物理领域存在大量的非平衡、多相等复杂系统和复杂行为。Lattice Boltzmann(LB)方法起源于复杂系统复杂行为研究的格子气或元胞自动机模型;其中,现代版的Lattice Boltzmann Kinetic Model(LBKM)植根于非平衡统计物理学的基本方程—Boltzmann方程。本文从物理学视角评述LB方法,给出单松弛因子和多松弛因子LBKM构建的统一理论,介绍其在非平衡与多相复杂系统研究方面的应用。简单列举LB在多相流、可压流、材料动理学等方面的进展,重点介绍使用LB研究流体界面不稳定性、燃烧等问题的工作。本文所重点传递的信息为:可以通过宏观量研究系统的非平衡行为、可以提供系统偏离热力学平衡引发的宏观效应是LBKM建模优越于宏观连续介质建模的地方;除了可以从更基本的层面理解相应物理系统的特征、机制和规律外,这类研究结果可以为现有程序或软件中宏观模型的改进(例如修正项的构造)提供物理参考。 展开更多
关键词 格子玻尔兹曼 动理学模型 非平衡效应 复杂系统
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二维复杂向量场可视化方法研究及应用 被引量:3
7
作者 周璐 符尚武 李晓梅 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2001年第2期181-186,共6页
向量场数据广泛存在于科学和工程计算中 ,而当前缺少有效的复杂向量场可视化方法 ,使得在一些研究领域中计算出来的数据无法得到很好的理解和使用 .通过分析点噪声方法和非定常网格数据场的特点 ,提出适用于二维非定常网格数据的可视化... 向量场数据广泛存在于科学和工程计算中 ,而当前缺少有效的复杂向量场可视化方法 ,使得在一些研究领域中计算出来的数据无法得到很好的理解和使用 .通过分析点噪声方法和非定常网格数据场的特点 ,提出适用于二维非定常网格数据的可视化方法 :非定常点噪声方法 .该方法主要解决变化网格及数据时间精度不足带来的问题 ,通过对惯性约束聚变的数值模拟数据进行可视化 ,取得了令人满意的结果 ,结果表明该方法是一种对复杂向量场有效的可视化方法 . 展开更多
关键词 向量场可视化 非定常流场 惯性约束聚变 纹理动画 数值模拟
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等离子体中电子弹性散射截面及电导率计算 被引量:3
8
作者 宁烨 颜君 王建国 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第B08期75-78,共4页
本文研究了近理想等离子体中的电子弹性散射过程.利用Debye-H櫣ckel模型考虑等离子体环境对电子与离子间相互作用的屏蔽效应.结合分波法计算了不同Debye长度情况下,电子与不同核电荷数离子散射的分波相移和微分散射截面.研究了散射波函... 本文研究了近理想等离子体中的电子弹性散射过程.利用Debye-H櫣ckel模型考虑等离子体环境对电子与离子间相互作用的屏蔽效应.结合分波法计算了不同Debye长度情况下,电子与不同核电荷数离子散射的分波相移和微分散射截面.研究了散射波函数、分波相移和微分截面随等离子体屏蔽参数的变化规律.最后,基于Spitzer公式,初步讨论了分波法计算的等离子体的电导率与卢瑟福公式计算的电导率之间的区别. 展开更多
关键词 等离子体屏蔽 电子弹性散射过程 分波相移 电导率
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高通量工程试验堆临界蒙特卡罗计算 被引量:2
9
作者 邓力 李树 谢仲生 《核科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2002年第1期27-31,共5页
用新研制的三维多群P3 中子输运蒙特卡罗程序MCMG ,通过与栅元均匀化WIMS程序耦合 ,计算反应堆临界 燃耗问题。高通量工程试验堆 (HFETR)临界计算取得了与MCNP程序和实验一致的结果 ,且在相同计算精度下 ,MCGM计算时间较MCNP计算时间少... 用新研制的三维多群P3 中子输运蒙特卡罗程序MCMG ,通过与栅元均匀化WIMS程序耦合 ,计算反应堆临界 燃耗问题。高通量工程试验堆 (HFETR)临界计算取得了与MCNP程序和实验一致的结果 ,且在相同计算精度下 ,MCGM计算时间较MCNP计算时间少数倍。 展开更多
关键词 计算 三维多群P3 临界-燃耗 蒙特卡罗 高通量工程试验堆 物理学 MCGM程序
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关于科学计算用数字电子计算机字长问题 被引量:7
10
作者 周毓麟 袁国兴 《计算机工程与科学》 CSCD 2005年第10期1-2,16,共3页
本文将对大型数字计算机的字长、计算速度和内存之间的匹配关系式作了简化的研究,以便简便、粗略地估计有效位数的可能值和相应速度下计算机的字长。本文还对若干实际数字试验结果进行了讨论。
关键词 字长 速度 计算规模 数字电子计算机
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多介质流体力学计算的谱体积方法 被引量:2
11
作者 刘娜 陈艺冰 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期114-119,共6页
针对高维及多物理耦合计算耗费大等困难,设计适合多介质流动模拟的模板紧致、易于并行、高阶精度、计算耗费小的谱体积方法。该方法是求解双曲型守恒率谱体积方法的直接推广,针对多介质流动物质界面捕捉的困难,利用拟守恒格式的思想避... 针对高维及多物理耦合计算耗费大等困难,设计适合多介质流动模拟的模板紧致、易于并行、高阶精度、计算耗费小的谱体积方法。该方法是求解双曲型守恒率谱体积方法的直接推广,针对多介质流动物质界面捕捉的困难,利用拟守恒格式的思想避免物质界面处的非物理振荡。数值模拟结果表明,本方法具有高阶精度、高分辨率,且节约计算量,并且可以有效避免物质界面处非物理振荡。 展开更多
关键词 流体力学 谱体积方法 高精度 刚性气体 多介质 模板紧致
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计算两凸多边形交集面积的计算机算法 被引量:16
12
作者 张宝琳 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2001年第9期128-128,F003,共2页
该文提出了计算两凸多边形交集面积的新的计算机算法。算法设计的思路简单,易于实现,实际应用中具有鲁棒性(robustness)。
关键词 凸多边形 交集面积 计算机算法
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一种适合于分布式并行计算的改善ICGS方法 被引量:1
13
作者 左宪禹 谷同祥 王佳敏 《河南师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2011年第6期1-3,62,共4页
通过考察Yang等提出的ICGS(Improved Conjugate Gradient Squared)方法的推导过程,对ICGS方法进行了改善.改善后的ICGS方法相对于ICGS方法,减少了一个内积的计算,这样做不仅保证了改善后的方法与原方法具有相同的数值稳定性,同时又使得... 通过考察Yang等提出的ICGS(Improved Conjugate Gradient Squared)方法的推导过程,对ICGS方法进行了改善.改善后的ICGS方法相对于ICGS方法,减少了一个内积的计算,这样做不仅保证了改善后的方法与原方法具有相同的数值稳定性,同时又使得并行效率得到了很好的改善,并行数值试验结果表明:所用处理机台数越多,改善越明显. 展开更多
关键词 稀疏非对称线性方程组Krylov子空间方法 ICGS方法 全局通讯 分布式并行计算
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0^3+与H2碰撞中解离电子俘获过程的全量子计算
14
作者 王建国 刘春雷 +4 位作者 何斌 宁烨 颜君 P. Week P. C. Stancil 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第B04期249-252,共4页
利用全量子的分子轨道强耦舍方法。我们研究了基态的O^3(2s^22p^2P)与氢分子碰撞的解南电荷转移过程.分子轨道强耦合计算中采用了自旋耦合价带理论计算的三原子分子势能面和径向耦合矩阵元.对氢分子的自身转动,我们采用无限阶的冲... 利用全量子的分子轨道强耦舍方法。我们研究了基态的O^3(2s^22p^2P)与氢分子碰撞的解南电荷转移过程.分子轨道强耦合计算中采用了自旋耦合价带理论计算的三原子分子势能面和径向耦合矩阵元.对氢分子的自身转动,我们采用无限阶的冲量近似方法,在入射离子能量为0.1 eV/u到500 eV/u的能量区间。我们得到了非解离碰撞过程的振动态选择单电子俘获截面和解离碰撞过程的单电子俘获微分截面,发现解离碰撞截面大约占非解离过程的10%.这表明在实际的应用中。必须包含解离俘获过程的贡献. 展开更多
关键词 解离电荷转移过程 全量子的分子轨道强耦合方法 无限阶冲量近似
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基于 NOWs 的并行多重网格计算
15
作者 莫则尧 宋君强 李晓梅 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 1998年第1期24-27,共4页
分析了工作站网络环境(NOWs)下并行多重网格计算中阻碍并行效率发挥的关键因素,分析了Schwarz并行对并行效率和数值效率的影响,总结了将其应用到求解SPD椭圆方程、间断问题、stokes方程、高Reynolds不... 分析了工作站网络环境(NOWs)下并行多重网格计算中阻碍并行效率发挥的关键因素,分析了Schwarz并行对并行效率和数值效率的影响,总结了将其应用到求解SPD椭圆方程、间断问题、stokes方程、高Reynolds不可压Navier-Stokes方程和三维跨声速Euler方程中所取得的重要结论。 展开更多
关键词 工作站网络环境(NOWs) 并行多重网格计算 效率
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碳原子离子光电离截面的相对论多极计算
16
作者 吴勇 曾思良 +2 位作者 段斌 王建国 张继彦 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第B04期13-16,共4页
基于Dirac-slater自洽场方法,本文计算了C元素各价离子从低能到高能的光电离截面,考察了多极效应、相对论效应在不同能区对光电离截面的影响,并研究了光电离截面随光子能量、电离度、不同壳层变化的规律.通过各种理论计算结果的比... 基于Dirac-slater自洽场方法,本文计算了C元素各价离子从低能到高能的光电离截面,考察了多极效应、相对论效应在不同能区对光电离截面的影响,并研究了光电离截面随光子能量、电离度、不同壳层变化的规律.通过各种理论计算结果的比较,分析了Kramers公式的适用性,计算中为了提高计算精度,我们采用了Grasp2程序包输出的束缚态波函数替换自洽场的波函数。 展开更多
关键词 Dirac-slater自洽场方法 光电离 多极计算
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地下水流模拟参数估值的并行计算 被引量:1
17
作者 刘兴伟 程汤培 邵景力 《计算机工程与设计》 北大核心 2016年第1期189-194,共6页
为解决大规模地下水流数值模拟参数估值计算时间过长的问题,基于粗粒度任务分解方法,采用消息传递接口(message passing interface,MPI)实现地下水流模拟程序MODFLOW中参数估值灵敏度分析部分的并行。利用多个分区规模的模型验证并行... 为解决大规模地下水流数值模拟参数估值计算时间过长的问题,基于粗粒度任务分解方法,采用消息传递接口(message passing interface,MPI)实现地下水流模拟程序MODFLOW中参数估值灵敏度分析部分的并行。利用多个分区规模的模型验证并行程序的正确性和有效性,对不同参数规模下的加速比情况进行分析,分析结果表明,对16个参数问题进行参数估值,并行程序在1~16个进程下得到了1.74~8.32的加速比,在8进程下取得了5.91的超线性加速,有效提高了地下水流数值模拟参数估值计算速度。 展开更多
关键词 并行计算 消息传递接口 加速比 参数估值 地下水流模拟程序 地下水数值模拟
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计算流体力学的时空观:模型的时空关联性及算法的时空耦合性
18
作者 李杰权 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2021年第1期92-110,共19页
流体力学中波的有限传播、粒子的碰撞、各种力之间相互作用,无不体现时空关联效应。本文从计算方法的视角探讨计算流体力学的时空观,即流体力学模型的时空关联性和计算方法的时空耦合性。从流体力学微团法建模出发,明确模型时空关联性... 流体力学中波的有限传播、粒子的碰撞、各种力之间相互作用,无不体现时空关联效应。本文从计算方法的视角探讨计算流体力学的时空观,即流体力学模型的时空关联性和计算方法的时空耦合性。从流体力学微团法建模出发,明确模型时空关联性的涵义,建立有限体积格式的基本原理,阐述算法时空耦合的必要性,实现流体力学基本控制方程物理建模与有限体积格式数学原理的统一。在实践中,给出时空耦合高精度数值方法设计思路,利用算例比较它与时空解耦方法的差别。期望通过时空观的建立,对未来计算流体力学的算法研究提供帮助。 展开更多
关键词 计算流体力学 时空关联模型 时空耦合算法 积分平衡律 有限体积方法 时间区间通量 广义黎曼问题解法器
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爆炸与冲击动力学若干问题研究进展 被引量:32
19
作者 朱建士 胡晓棉 +2 位作者 王裴 陈军 许爱国 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期400-423,共24页
介绍了爆炸与冲击动力学数值模拟领域近几年的研究重点及主要进展.包括材料本构关系、损伤破坏、冲击相变、射流和微喷等,其中材料本构关系的发展比较系统,有几个典型的模型可以参考,不仅应用广泛,而且有实验数据进行检验和对比.损伤模... 介绍了爆炸与冲击动力学数值模拟领域近几年的研究重点及主要进展.包括材料本构关系、损伤破坏、冲击相变、射流和微喷等,其中材料本构关系的发展比较系统,有几个典型的模型可以参考,不仅应用广泛,而且有实验数据进行检验和对比.损伤模型只有唯象模型,虽然有不同的物理机制,但缺少直接的实验依据.射流的工程应用比较广泛,理论研究比较缺乏.微喷研究基本停留在定性阶段.随着实验技术及测量手段的发展,相关领域取得了一些令人欣慰的进展. 展开更多
关键词 爆炸力学 冲击动力学 本构关系 射流 微喷 多尺度模拟
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弹头部形状对侵彻影响的数值模拟研究 被引量:22
20
作者 温万治 恽寿榕 江松 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期140-146,共7页
采用MOCL(Markoncellline)分界面跟踪算法,用二维多流体网格法的欧拉程序,对卵型头和平头动能弹侵彻混凝土平靶的过程进行了数值模拟研究,给出了侵彻过程中的物质变形情况及对应的破坏区域。基于计算结果,分析了弹头部形状对侵彻的影响... 采用MOCL(Markoncellline)分界面跟踪算法,用二维多流体网格法的欧拉程序,对卵型头和平头动能弹侵彻混凝土平靶的过程进行了数值模拟研究,给出了侵彻过程中的物质变形情况及对应的破坏区域。基于计算结果,分析了弹头部形状对侵彻的影响。得出卵形头弹体的穿透过程是一种刺穿性模式,对靶孔周围破坏区域呈现出两头大、中间小的M型;而平头弹体则是一种挤凿性模式,对靶孔周围破坏区域较小。穿透同样的靶板,平头弹的侵彻耗能比卵形头弹侵彻耗能大,剩余速度小。 展开更多
关键词 爆炸力学 弹头部形状 数值模拟 动能弹 侵彻
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