地下二维各向异性圆柱目标近场计算的FDTD方法

利用时域有限差分法(Finite Difference Time Domain, FDTD)研究了地下二维各向异性介质目标的散射特性。首先,总体模型采用经典的半空间总场/散射场模型,吸收边界采用各向异性完全匹配层(Uniaxial Perfectly Matched Layer, UPML);其次,入射源使用高斯脉冲,并通过一维FDTD法添加到时域迭代方程中;最后分别计算了地下二维电各向异性介质和地下二维磁各向异性介质的散射,给出了目标尺寸,土壤电参数对目标散射场的影响。通过与仿真软件FEKO的对比和模型误差分析,验证了算法和程序的可靠性。     

并行FDTD结合服务器分析电大电磁问题

为了在刀片服务器平台发挥并行FDTD的最佳性能,以舰船模型上两根超短波天线的远场辐射分析为例,采用各种节点配置和MPI虚拟拓扑结构进行计算,分析了不同MPI虚拟拓扑对并行性能的影响,提出了刀片服务器平台中MPI编程环境的并行FDTD的最佳虚拟拓扑选择原则．以F117飞机模型为例,利用该方法准确快速地计算了其工作于2GHz的雷达散射截面,该问题需很大内存,基于PC集群的并行FDTD无法处理．     

压电晶片厚度剪切模的FDTD数值计算

该文利用时域有限差分法数值计算电场平行于波传播方向的厚度剪切压电晶片.结合压电方程和声学方程,构建适用于时域有限差分法的方程格式,并在空间和时间上对方程进行离散化,通过迭代直接得到时域数值结果,计算电学特性导纳,并与等效电路法结果进行比较以验证方法的有效性.     

时域有限差分法中的GP U加速高效CP ML方案

针对并行CPML存在的计算冗余和访问冗余问题,提出了一种用于时域有限差分法的图形处理器加速无除法联合最小访存CPML更新方案。该方案通过重新安排 CPML 迭代公式,将除法操作吸收进公式的固定系数中,消去了图形处理器计算中负担繁重的除法操作。该方案进一步通过合并 P ML 区域内时域有限差分法常规场值更新步骤和CPML更新步骤,剔除了这两个步骤中的重复访存,使算法的访存需求最小化。数值验证结果表明,在同等精度下,CPML 更新过程和 PML 区域场值整体计算过程分别减少了70%和44%的计算时间。     

基于FDTD汽车点火系统电磁辐射的研究

电磁兼容是现代汽车设计中的关键及难点问题,点火系统是汽车内电磁辐射干扰的主要激励源,对点火系统电磁辐射计算方法的研究,是汽车电磁兼容问题研究的热点.在推导含电阻元件Yee元胞的时域有限差分法算式的基础上,构建了合理的激励源模式,借助AUTOCAD技术,建立了计算某型号汽车点火系统电磁辐射强度的时域有限差分法模型,并计算出了该型汽车点火系统高压导线在车内产生的辐射电场值.相关工作和结论对汽车电磁兼容问题的分析与预测具有一定的参考价值.     

基于FDTD法的开孔腔体电磁耦合效应研究

基于FDTD(时域有限差分法)对任意入射电磁波对电子设备带孔缝腔体的耦合效应进行了研究。对典型电子设备的开孔腔体进行仿真,计算不同情形下腔体内场强分布,根据仿真数据进行分析,得出一定的耦合规律,从而进行更好的屏蔽设计。研究结果表明:入射波正对孔缝照射时耦合效应最强,背面照射次之,腔体侧面照射时耦合效应最弱;入射波极化方向与孔缝长边垂直时耦合效应最强,两者角度越小耦合效应越弱;孔缝在腔体壁正中心时耦合效应最强,越靠近边缘耦合效应越弱;孔缝形状和入射波极化角度的规律一致,即孔缝与入射场强垂直的边越长,则入射波对腔体的耦合效应越强。     

FDTD法分析多连接波导的模式

采用时域有限差分法结合傅立叶变换方法,分析了非对称的混合波导和偏心圆波导的模式和场分布,得出了有工程实用价值的结果,为新型圆形横电磁波传输室和多连接波导的设计提供了理论基础.     

THz波在非均匀等离子体层中传播的FDTD分析

为了有效对抗等离子体隐身目标,采用Z变换时域有限差分法,结合实际情况,选取等离子体中电子密度分布为双曲函数分布,对不同太赫兹频率、不同电子碰撞频率下太赫兹波在非均匀等离子体中的传播情况进行了数值研究．数值计算结果表明,等离子体对太赫兹波没有吸收效应,说明太赫兹波能有效穿透等离子体层．     

Padé近似下模拟一般色散媒质的FDTD改进方案

为了方便模拟不同媒质的色散特性,提出了一种时域有限差分(FDTD)改进方案,适用于统一处理几类各向同性、线性、有磁电色散媒质的电波传播问题:媒质类型可以是Havriliak-Negami(H-N)媒质、Davidson-Cole(D-C)媒质、Cole-Cole(C-C)媒质、Debye媒质、常规(非色散)媒质或其任意组合;媒质属性可以是单极或多极的、有电耗的或无电耗的。该方案利用帕德(Padé)近似法,导出了一组整数阶的辅助微分方程(ADEs),既克服了其中分数阶导数的主要困难,又展现了通用性好、复杂度低的优势。通过对一维及三维算例解析、数值结果之间的对比,初步证实了改进方案的可行性和有效性。     

FDTD法与平面波展开法在光子禁带计算中的差异分析

以GaAs材料为例,分别利用时域有限差分法和平面波展开法对平面二维光子晶体的TE模禁带进行了计算,通过计算结果的对比,发现了两者计算出的光子禁带存在差别,分析了产生这种差别的原因,同时发现两种算法结果存在禁带公共区域,证明将平面波展开法和时域有限差分法相结合进行光子晶体设计更具合理性．     

一种高效的并行内存数据库事务提交与恢复技术

基于集群(Cluster)环境的并行内存数据库系统,不仅可以管理更大规模的数据,提高事务处理效率,而且可以大大降低系统成本.面向集群环境的并行内存数据库系统,提出一种高效率的单阶段事务提交协议,该协议通过减少提交过程的消息数量,节省了网络开销;事务协调者负责进行日志的记录,利用差分日志内在的并行特点,使用多路日志磁盘进行日志写入,充分利用IO带宽,加快事务的提交,减少事务的响应时间.结果表明:通过该协议,8个站点2 GB的内存数据库系统的恢复总时间从65 S减少为28 S.     

混合并行技术在FDTD计算中的应用研究

为提高网络环境下细粒度并行FDTD计算的性能,引入局域网两层并行能力的概念,发展了一种高性能的混合并行FDTD算法。在该算法中,通过利用MPI与OpenMP多线程技术,在传统域分解FDTD算法基础上,实现了数据与任务的两层并行化。作为算法实现的应用,对一种常见的车载隐藏式印刷天线进行了模拟研究。计算在不同数量的PC机上执行,并与传统的网络并行FDTD算法进行了比较。数值结果表明,当域分解粒度较小时,该混合并行方法能够有效地提高局域网并行FDTD的算法性能。     

几种改进分布式共享存储器系统性能的算法

分布式共享存储器 (DSM)系统结合了共享存储器并行计算机编程容易和消息传递多计算机的可扩展性。在此介绍了 DSM系统中的检查点与卷回恢复算法、共享粒度的动态适应算法 ,以及各种算法的原理和算法对 DSM系统性能的影响。     

求解喷流问题的一种有效的并行算法

采用笔者提出的异步并行计算技术,利用局域网并行求解流体力学中的经典问题,平面渠喷流问题。该方法不仅并行处理效率高,而且与权威结果(串行计算)进行比较,计算结果令人满意。基于网络环境的分布式并行计算中,通常局域网的底层通信协议多为以太网协议,而以太网采用的是总线通信和信道竞争两种技术,这样就存在通信冲突率提高、通信效率低下的问题。为解决网络环境的分布式并行计算中通信开销在的问题,文中采用了一种有序通信的思想,从而有效地回避了通信冲突的问题,取得了较好的效果。     

关联规则的并行优化挖掘算法

传统的关联规则并行挖掘算法中存在着产生大量的候选项集和通信量高的缺点,本文在分析已有并行挖掘关联规则算法的优缺点的基础上,提出了一个效率较高的并行优化关联规则挖掘算法EPMAR(Efficient Parallel Mining Association Rules),并与其它相应的算法进行了比较.实验结果证明:算法EPMAR是有效的,具有一定的扩展性.     

解非对称块三对角线性方程组的并行算法

提出了一种并行求解非对称块三对角线性方程组的方法。该方法通过对传统的预处理共轭梯度法的预条件子进行重新构造,使之适合并行计算。该算法只需相邻两台机子间通信,降低了通信次数易于求解。并从理论上分析文中算法的收敛性,给出了该算法的收敛性优于Gauss-seidel的预处理共轭梯度法的充分条件。最后,在HP rx2600集群上,进行了数值试验,结果表明实算与理论是一致的,并行性好,且迭代次数也明显降低。     

一种高效的键盘扫描分析算法

提出一种在单片机应用中实现高效,多功能键盘扫描分析的设计思想,给出了具体实施方法,并阐明了其原理,该算法可以实现组合键、自动连续等功能,并具有软、硬件开销小,效率高等特点,该算法已应用于实际产品中。     

基于节点的局部网格生成并行算法

结合基于节点的局部网格生成算法和约束D elaunay路径(CDP)划分区域技术,提出了基于节点的局部网格生成并行算法。使用CDP划分任意给定节点的求解域,能够消除局部网格生成过程中并行处理器间频繁的通讯量,并最大限度地降低了总刚度矩阵生成过程中处理器间的通讯量。文中的并行算法自然实现了网格生成和刚度矩阵计算的无缝连接,从而使基于节点的局部有限元方法的潜在并行效率得到充分展现。数值试验结果表明,该局部网格生成并行算法是有效的、可靠的,尤其当计算大规模的问题时,选取合适的处理器数,并行效率几乎都能达到90%。     

一种高效的短波多路信号并行接收算法设计与分析

均匀信道化和基于数字下变频（DDC）的信道化均为实现信道化滤波的基本方法。在基于短波宽带接收机的短波多路信号并行接收系统中,由于存在接收盲区、计算量大、结构不灵活等问题而难以直接使用。设计了频移交错双路均匀信道化和基于DDC的信道化相结合的算法,应用于短波多路信号并行接收中,具有无盲区信道化、高效处理等优势。文章详细分析了算法性能,讨论了子信道带宽、接收频点数与计算量的关系。     

求解块三对角线性方程组的二级并行算法

针对块三对角线性方程组提出一种适合于MIMD分布式存储并行机的二级并行迭代算法。理论上证明了在系数矩阵为对称正定矩阵和M-矩阵时算法的收敛性。在HP rx2600集群上进行数值试验，并与多分裂方法进行比较，结果表明此算法有良好的并行性。