天线近场计算及时域有限差分法的应用

该文详细地阐述了广义完全匹配层理论（Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ Ｐｅｒｆｅｃｔｌｙ Ｍａｔｃｈｅｄ Ｌａｙｅｒｓ,简称广义ＰＭＬ）,并广义ＰＭＬ作为时域有限差分法（Ｆｉｎｉｔｅ－Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｔｉｍｅ－ＤｏｍａｉｎＭｅｔｈｏｄ,简称ＦＤＴＤ）网格空间的吸收边界仿真计算了天线的近场。所得结果与解析方法（口径积分法ＡＩ,平面滤谱法ＰＷＳ）完全一致,从而证明了该方法能应于三维天     

时域有限差分法仿真等离子体

时域有限差分(FDTD)算法被广泛地用于模拟电磁场的传播。给出了电磁波在非磁化等离子体中传播稳定条件,并给出了非磁化色散等离子体的FDTD方法,同时对结果进行了分析。     

高阶旋转体时域有限差分法

旋转体时域有限差分法(BOR FDTD)是模拟电磁波与旋转对称目标体相互作用的一种高效算法,但目前的BOR FDTD对时间和空间的差分精度均只有二阶.通过把电磁场各分量作泰勒展开,并结合麦克斯韦方程,提出了BOR FDTD的三种高阶算法.相对于目前的BOR FDTD,三种高阶算法均不增加存储量.通过模拟简谐波与介质球的相互作用并和理论值作比较,证实了高阶算法在提高计算精度方面的有效性.此外还分析了三种高阶算法的优、缺点,给出了关于高阶算法应用的建议.     

时域有限差分算法的并行实现

随着许多工程领域的计算量在不断加大，就提出了并行计算技术问题。而在目前高性能计算机系统中，最广泛使用的一种标准是MPI，它已成为一种并行程序的标准。MPI的理念就是需要将问题的并行求解算法转化为特定的适合并行计算模型的并行算法。麦克斯韦旋度方程的数值分析有多种方法，但其中的时域有限差分法是一种较好的方法。在用时域有限差分法进行数值计算时，需要进行大量的数据采集与计算。在这里，采用并行的方法给予实现，提高计算速度。     

基于有限差分法的轨道电路时域分析

针对道床环境较恶劣时,在空间域难以区分轨道电路工作状态的问题,提出基于有限差分法的轨道电路时域解求解方法。利用偏微分方程数值解理论对轨道电路偏微分方程组进行离散,建立轨道电路的差分格式,并根据电压、电流在始端、终端的边界条件对调整态受电端时域电压响应进行分析,得到轨道电路的时域解。在不同初始电气参数下,通过算例仿真分析调整态受电端电压的变化情况,结果表明,所得时域解符合轨道电路的传输特性,可为轨道电路暂态分析提供理论依据。     

用于时域有限差分计算的通用C++类库

设计了时域有限差分法相关C 类库,在其基础上编制了高斯光束的时域有限差分计算程序,所得数值计算结果与精确解进行了比较,二者吻合良好。该类库可用于进行确定性电磁场问题的时域有限差分仿真,类库结构清晰、代码重利用率高、易于维护和扩充。     

基于时域有限差分法的IBIS模型修正

针对高速电路设计中IBIS模型仿真精度较差问题,将时域有限差分算法与IBIS模型相结合。通过实验对高速PCB设计中常见的结构(完整接地面、狭缝和过孔)进行了信号完整性分析,结合时域有限差分法改进的波形、speed2000仿真波形与实际测量的波形三者之间的比较,结果表明该修正算法可以显著提高仿真模型的准确度,达到提高设计成功率,缩短研发周期,降低成本的功效。     

利用时域有限差分法分析共面波导的频率选择特性

共面波导(CPW)中的微带单元采用不同形式时，进行级联后，会产生频率选择性作用，能得到有带通滤波特性的结构。运用时域有限差分法(FDTD)对一种具体结构进行分析，可以得到宽频域内散射曲线的实际情况，适当地选择参数就可以设计出能运用于实际印刷电路设计中的高性能频率选择性器件。     

三角形角反射器的时域有限差分法分析

为研究三角形角反射器对雷达波的电磁散射特性，采用时域有限差分法（FDTD）算法对三角形角反射器的RCS值进行计算，得出三角形角反射器在不同频率，不同入射角度，不同形状下的全向RCS值和相应的3D波瓣图，对角反射器的应用提供一定的数值依据。     

有限差分法的并行化计算实现

有限差分法是求解偏微分方程近似解的一种重要的数值方法。串行算法并不能高效的解决大规模复杂计算问题,并行化计算方法可提高复杂计算问题的效率,从而使并行机上计算有限差分问题成为可能。二维场中拉普拉斯方程的差分格式非常适合并行化方法的计算,将串行部分并行化以提高大规模计算的效率具有重要的现实意义。MPI(消息传递接口)是实现并行程序设计的标准之一。虚拟进程(MPI_PROC_NULL)的引用简化了MPI编程中的通信部分,串行算法可更改为并行化计算方法,最终实现有限差分方法的并行化计算。     

基于有限差分法求解单脊波导的并行算法研究

有限差分方法广泛应用于求解波导问题,具有易于并行的特点。为了求解大规模多脊波导场结构问题,试图从并行计算的角度提供一种有效的解决思路,给出基本算法,验证一个实例,在基本算法的基础上可进行一些必要的扩展,对求解多脊波导提供参考。     

Incident Wave Source for Finite-Difference Time-Domain Computation of Electromagnetic Scattering for Objects Embedded in Layered Dispersive Media

An incident wave source for finite-difference time-domain (FDTD) computation of electromagnetic scattering involving layered dispersive media is described. The method is based on the decomposition of an arbitrary incident wave into its frequency components and computing the corresponding steady-state fields in the FDTD lattice analytically. The wave source can in principle generate an incident wave obeying the dispersion relations and reflection and transmission relations of the FDTD lattice exactly. Numerical results show that, in practical computation, the accuracy of the generated incident wave is limited by FFT aliasing error occurring during waveform synthesis.     

有向图并行计算中的多目标剖分算法

在以离散网格为基础的某些数值模拟中,网格间的数据依赖关系可以抽象为有向图．如何剖分这些有向图成多个子图,将各子图对应的数值模拟任务映射到不同的处理机,是该类数值模拟并行计算的基础．剖分算法中,需要综合考虑连通性、并行度、负载平衡、通信开销四个目标．文章在传统有向图剖分算法的基础上,提出了一个权衡这四个目标的有向图多目标剖分区域分解算法．应用于二维非结构网格上的柱对称中子输运并行计算中,通量扫描并行算法在该区域剖分算法上获得的并行效率比原来的无向图区域剖分算法高50％以上．     

WCNS高精度并行软件的大规模计算研究

本文通过求解任意坐标系下的定常雷诺平均N-S方程和SST两方程湍流模型,采用五阶精度的加权紧致非线性格式(WCNS-E-5),实现流场的高精度数值模拟;基于分布式存储系统,采用MPI并行编程环境、非堵塞通信机制和遗传算法负载平衡,实现高精度模拟软件的并行化。在国防科学技术大学高性能计算应用研究中心的"天河"系统上完成软件移植、测试,通过对DLR-F6翼身组合体的模拟,说明软件并行策略和开发的正确性。最后,实现某民机全机的高精度并行模拟,网格规模达到1亿,为下一步WCNS高精度并行软件的大规模工程实际应用打下了坚实基础。     

天气预报有限差分格点模式并行计算研究

有限差分格点模式是目前广泛采用的中尺度数值天气预报模式之一。本文分析了有限差分格点模式典型代表MM5并行计算的特点,对其多重网格嵌套、数据划分、通信、优化等做了深入研究,最后给出了MM5模式在银河巨型计算机上的测试结果。     

基于层次化数据结构的并行有限元计算

高效数据结构及并行算法是大规模并行有限元计算的关键。本文面向非结构网格,提出了一种层次化的数据结构,并在该数据结构基础上设计了并行有限元算法。最后,用数值算例验证了数据结构和并行算法的正确性和并行可扩展性。     

基于规范划分集的并行循环计算划分

计算划分问题是并行编译中最为重要的问题之一.针对并行循环,在数据分布确定的情况下,提出了基于规范集的计算划分算法,具体讨论了规范集的获取方法及综合通信与负载均衡的最优方案选取算法.实验表明,在并行循环处理方面,这一算法与以前几种算法相比更加简单、有效;采用这一算法的p_HPF编译器对数据并行应用问题可以获得良好的加速比和效率.该编译器已在石油领域得到应用.     

并行计算在高超声速流场数值模拟中的应用

采用计算流体力学方法,对高超声速流场进行了多区并行计算研究。基于MPI消息传递库采用Fortran语言编制了CFD并行计算程序,对NS方程采用AUSMPW+格式和LU-SGS方法求解。针对流场采用多区剖分,将每一个子区分配给相应节点进行计算。每一迭代步,相邻子区域间交换边界数据。计算表明,本文所建立的程序和方法是可行的,能够进一步延伸到大规模并行计算和工程应用中。     

多核微机基于OpenMP的并行计算

随着四核微机走向市场和八十核处理器在实验室研制成功,多核正引领软件研发发生基础性变化。开发人员需要在代码中添加线程来利用系统所提供的多个内核,从而提升PC应用软件的功能和性能。文中探讨在多核微机上进行并行计算的实现技术。介绍了共享存储系统并行编程接口OpenMP的模型、指令和库函数,以及Intel C 编译器9.1和Microsoft Visual Studio 2005等对OpenMP的支持;着重探讨了二维离散快速傅里叶变换并行算法的设计、实现与优化技术;展望了高性能并行计算软构件库的开发前景。     

CRC校验码并行计算的FPGA实现

用软件实现CRC校验码计算很难满足高速数据通信的要求,基于硬件的实现方法中,有串行经典算法LFSR电路以及由软件算法推导出来的其它各种并行计算方法。以经典的LFSR电路为基础,研究了按字节并行计算CRC校验码的原理,并以常见的CRC-16和CRC-CCITT为例,用VHDL语言进行了可综合设计。结果表明这种实现方法在速度和占用资源方面优于常见的设计,适合在FPGA中实现CRC校验码的计算。