DSMC交互式并行化系统性能预测模型

对机群环境下的DSMC并行计算问题考虑了初始数据划分、系统负载平衡和网络通信情况等因素,建立了DSMC交互式并行化系统中的性能预测模型,分析了机群系统的物理参数如何影响DSMC并行模拟计算的效率。对两个实际DSMC问题的研究结果表明,性能预测结果与实际测试结果基本吻合。说明该方法是正确有效的。     

计算机模拟薄气体流动的并行化方法研究

研究了DSMC方法的数据并行化技术，提出一种并行化方法，并对实际算例进行处理，测试结果表明该方法是正确而有效的。     

直接模拟蒙特卡罗方法的并行方案设计

针对直接模拟蒙特卡罗方法（Direct Simulation Monte Carlo,DSMC)方法的特点，提出了3种DSMC程序的并行方案，同时，对3种并行方案各自的优缺点进行了论述，并选择了各节点间程序相关性最小的并行方案，将其应用于稀薄气体二维微通道问题的求解，结果表明，串行程序与并行程序的计算结果完全吻合，并且得到了较高的并行效率，且并行效率随节点数的变化并非单调，而是有一个峰值。     

并行有限元计算切口应力强度因子

为模拟切口的奇异应力场,需要在切口尖端精细划分单元,这使得有限元法的串行运算时间特别长。为了提高计算效率,文章针对单机多核系统,给出了切口应力强度因子的并行有限元计算方法。首先,在多核心的Windows系统上,采用全过程并行化的高斯消去法,缩短有限元程序求解时间。然后,基于并行有限元法获得的切口尖端应力场,使用后处理的方法计算切口的应力强度因子。算例结果表明,文中方法既能保证良好的计算精度,又能显著提高计算效率。     

基于Range Test的交互式数据相关性分析技术

数据相关性分析是开发程序并行性最重要的技术之一 ,但是传统的自动数据相关性分析难以处理实际应用程序的复杂情况 ,而且 ,程序中固有的语义信息也无法为并行化工具所理解。这种状况限制了现有并行化系统的并行效果。一种新技术——交互式数据相关性分析可以改善这一状况 ,其中核心的数据相关性信息提取模块能够将自动数据相关性分析所得的不确定性结果转化成一些简单的问题并提交给用户 ,从而使用户与并行化工具紧密合作 ,改进数据相关性分析的结果 ,进而提高并行化系统的能力。交互式数据相关性分析技术已在清华大学开发的 TIPS并行化系统中实现了。     

基于任务量划分的紧嵌套循环自动并行化方法

采用计算任务量大小的方法,解决了在紧嵌套循环自动并行化过程中存在循环并行化的并行粒度确定问题以及循环自动并行化中数据划分的数据访问局部性问题,在多核系统中实现了紧嵌套循环自动并行化时的数据访问局部性方案和并行化方法,从而构造了一个基于任务量划分的循环自动并行化模型,降低了程序自动并行化中小任务量并行带来的开销.     

基于计算统一设备架物Fortran的直接模拟蒙特卡洛方法并行优化

利用基于图形处理器（GPU）的计算统一设备架构(CUDA) Fortran编程平台,对直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法进行并行优化,并以高超声速气动热计算为例,考察了串行与并行计算速度以及不同仿真分子数对并行效率的影响.结果表明,在保证计算精度不变的情况下,程序取得了4～10倍的加速比,并且加速性能高低与计算规模大小成正比.     

中子截面Doppler展宽算法及并行计算方法

为了提高现有中子截面Doppler展宽的计算效率,在反应堆物理蒙卡计算中实现在线Doppler展宽,提出了基于Gauss积分的连续能量中子截面Gauss展宽算法,以及与之相关的并行化计算方法,形成了全新的快速Doppler展宽方法,并编写了基于该方法的连续能量中子截面Doppler展宽程序。使用多个算例对该方法及程序进行了验证,并与传统方法进行了比较。验证结果表明,该方法在保证计算结果与传统Doppler展宽方法一致的前提下,计算速度相比传统方法提高了一个量级,完全可满足反应堆蒙卡计算中温度相关问题对截面快速Doppler展宽的需求。     

高聚物注塑成型填充过程有限元分析并行迭代算法

进行了高聚物注塑成型填充过程并行数值仿真分析.首先给出问题的控制方程,然后用Galerkin法将其离散为有限元系统方程.发展了一个并行子结构迭代并行算法,该算法在有限元区域分解的基础上,将有限元节点分为子区域内部点、二子区域边界点和多子区域边界点,在此基础上实现了有限元方程的组集和求解的并行化,并研制了相应的程序.讨论了该算法的并行执行.最后给出两个注塑填充过程压力场分析的实例,数值算例表明所提方法有较高的并行计算效率,可以适应高聚物成型填充过程仿真分析的需要.     

基于多进程的爆轰计算程序设计与性能研究

通过对某具有代表性的基于基元化学反应的串行爆轰计算程序的编制思路和结构进行分析,发现程序中对化学反应的求解花费了大量的计算时间,对程序中这部分进行了基于多进程的并行化处理,并进一步考核了并行化后程序的可靠性和计算效率。结果表明并行化处理后的程序在计算气相爆轰问题时是可靠的。对程序的简单并行化处理,可以充分利用多核电脑及计算机集群等多进程的优势,极大地提高程序的计算效率,达到“四两拨千斤”的效果。     

稀薄气体高超声流动的非结构DSMC的并行化计算

 采用非结构化三角网格为基本网格单元,在可变硬球（VHS）分子模型、Borgnakke-Larsen唯象模型、Bird的化学反应几率模型及壁面CLL反射模型的基础上,本文用Fortran语言编制了能够模拟内能松弛、热力学非平衡和化学非平衡的稀薄气体直接模拟Monte-Carlo（DSMC）源程序。针对多核计算机上进行并行计算实现技术,将并行OpenMP的模型应用于DSMC方法,编制了可在多核计算机中进行数值模拟的非结构DSMC并行程序。分别对不同稀薄领域的不同工况高超声速气体绕圆柱流动问题进行数值模拟,得到热非平衡态对飞行器流场的影响。通过数值结果的比较,验证了编制的DSMC并行程序的正确性和合理性,以双CPU、双核计算机为例,并行后的计算效率提高了近一倍。这些数值结果对飞行器流场特性分析和有效地完成飞行器热防护具有重要意义。     

Petri网系统并行化方法的研究

对Petri网系统并行化一般方法的研究.给出了使用P/T网作为研究对象的原因以及基于P-不变量的Petri网系统分割技术和并行进程创建的条件;提出了非负库所和共享库所进程的并行化条件和方法,并对它们进行证明和实例验证;对不存在P-不变量的Petri网并行化问题进行讨论,确定其不存在并行进程,Petri网不能并行化;提出Petri网系统并行化的一般方法和实现步骤,使其成为各应用领域Petri网系统并行化过程中一种通用的、有效的方法.     

Research on Petri Net System Parallel Subnet Partitioning Completeness Theory and Algorithm

In order to solve the parallel algorithm of Petri net system with concurrent function, so as to achieve the parallel control and simulation operation of this system, this paper proposes the function partition completeness theory and algorithms of Petri net parallelization, thereby providing the theoretical support for the realization of Petri parallel algorithms. Firstly, according to the concurrent characteristics of Petri net model, we analyze the parallelism of Petri net system; then, by giving the solving process of place invariants and the function partitioning of Petri net, we propose the function partitioning conditions and determination theorem of Petri net parallelization, and conduct its theoretical proof and practical verification. On this basis, we conduct the theoretical study and analysis on the situation that Petri net system has several kinds of parallel function partitioning, propose the completeness theorem of parallelism function partitioning in Petri net system, and verify it. Finally, we give the algorithms, application examples and simulation experiment results of parallel function partitioning of Petri net systems based on place invariant. The theoretical proof and experimental results show that the function partitioning conditions and completeness theory of Petri net parallelization based on place invariant are correct, and the parallel algorithms under such theoretical basis are also correct and effective.     

BLDC位置伺服系统的离散滑模输出反馈控制

研究了有界不确定离散时间系统的输出反馈滑模控制设计问题。提出一种基于多速率采样输出反馈和幂次函数趋近律的离散滑模控制方法,并将研究结果用于设计无刷直流电机位置伺服系统。该方法仅需已知位置信号即可完成位置伺服系统的设计。理论分析及仿真结果表明,所设计的控制器可以消除系统抖振,并使伺服系统具有良好的跟踪能力和强鲁棒性。     

平头圆柱喷流干扰流场的DSMC/EPSM仿真

应用DSMC/EPSM混合算法,数值模拟过渡区有逆向喷流干扰的轴对称平头圆柱高超声速流场,分析了流场结构、分离形态及物面气动系数分布等特性。结果表明,随Knudsen数或喷流马赫数的不同,喷流干扰流场存在差异,过渡区中的稀薄气体效应得以体现,同时反映了DSMC/EPSM混合算法是研究稀薄/连续混合区域高超声速流动的有效方法。     

Rayleigh-Benard流动的DSMC方法研究

采用DSMC方法对稀薄气体条件下大Rayleigh数Benard流进行了研究.研究表明:随Rayleigh数增加,Benard流从稳定的热传导状态向不稳定的对流状态过渡.当Rayleigh数增加到某个值时,Rayleigh-Benard流呈现出混沌特性.     

冷轧带钢表面缺陷视觉检测系统

基于多级分类和模块化设计思想设计一套基于机器视觉的冷轧带钢表面缺陷检测系统. 该系统硬件采用自行研制的高速线阵CCD图像采集器及配套的高速光纤图像采集卡、 高速FPGA图像处理卡和多核处理器; 软件采用RTAI Linux实时操作系统及并行处理策略, 确保了系统的实时性. 图像分割并行处理实验表明, 四核处理器的处理速度是单核处理器的3.2倍, 显著提高了系统的处理性能.     

杆系结构总刚组装的一种高效并行算法

针对统一访问的共享存储系统为Ｄｏ－Ｌｏｏｐ并行化给出了平衡排序的方法。结合单元分组和平衡排序提出了一种高效的适合杆系结构总刚组装的并行算法。