自行车碰撞事故的动力学响应仿真

基于多刚体动力学计算方法,通过对一起真实汽车碰撞自行车事故的仿真再现验证了模型的正确性,研究了碰撞后自行车骑车人的动态响应和身体损伤。然后分析比较了汽车对自行车不同碰撞速度下,骑车人的动态响应和损伤差别,模拟结果表明碰撞车速高低会影响骑车人身体部位与汽车的碰撞点位置及人体受到伤害的严重程度,以此可为鉴定类似碰撞事故起辅助参考作用。     

多核并行计算技术在景象匹配仿真中的应用

随着计算机技术向多处理器以及多核的架构发展,以OpenMP和线程构建模块（thread building blocking, TBB）为代表的多核处理器并行计算平台的应用得到重视。对多核并行计算技术在建模仿真领域的应用进行了初步探讨,以景象匹配仿真计算为例,基于OpenMP和TBB并行计算平台构建了一个景象匹配评估平台,对不同的景象匹配算法效率进行评估。对多核并行计算技术及其在景象匹配仿真算法中的应用进行了详细介绍,并通过仿真实验验证多核并行计算技术能够大大提高景象匹配评估平台的运行效率,从而有效地支持对导弹真实景象匹配制导系统相关算法进行验证和研究。     

基于并行计算的盾构机刀盘三维切削仿真

针对盾构机工作时刀盘切削土体的数值仿真，建立了细致分析模型，并利用任意拉格朗日欧（ALE）和流固耦合（FSI）理论及方法未解决传统有限元方法进行切削仿真时易引发的网格大变形问题；在国产曙光4000A超级计算机上利用LS-DYNAMPP970完成了并行计算，采用了传统递归坐标对分、以夏根据仿真模型特点提出的基于耦合均衡坐标对分等两种区域分解策略。结果表明，ALE-FSI方法能有效处理刀盘切割土体仿真时的网格大变形，仿真数据与试验数据对比也比较一致：通过促进负载均衡，在计算时CBCB法比RCB法体现出了更好的加速比和并行效率。     

基于任务分解的作战仿真研究

大规模作战的仿真对仿真系统的计算能力和容错能力都提出了很高的要求,所以对大规模战争系统的仿真正在向分布式和并行计算方向发展。该文对大规模复杂战争仿真系统的研究涉及到的仿真任务分解、仿真计算资源的监测与管理、仿真任务负载的动态平衡和仿真任务的迁移等问题进行了阐述。提出了任务分解的三种策略,在任务分解的基础上,给出了实现大规模作战分布式仿真系统的初步结论和建议。     

吸收媒质中非线性超声场的一种并行计算仿真方法

为了解决非线性超声场数值计算中计算时间长、存储空间大的问题,提出一种并行计算模型,将声场分解成若干子区域,利用数个PC机、计算机网络和MPI并行编程分别计算子区域声场并最终求出整个声场.对吸收媒质中非线性Bessel声场的计算仿真结果表明:采用并行计算模型可以显著提高频域有限差分法计算效率并降低对单个PC机存储空间的要求.     

多虚拟机协同计算任务的描述方法

研究了一种基于特征模型的多虚拟机协同计算任务(collaborative computing tasks over multiple virtual machines, CCTMVM)的描述方法及其辅助构造工具,以简化虚拟机平台中并行计算的描述,提高应用程序的开发效率。从任务分解的原则与方法、粒度评价方法和启发式规则等方面分析了任务分解的策略,确定了分解任务的并行关系判别准则,并依据时序关系对特征单元的语义动作进行了描述。从特征单元内聚、耦合及粒度系数对描述方法的有效性范围进行了分析。进行了CCTMVM辅助构造工具的原型设计,以一个计算机辅助工程（computer aided engineering, CAE）问题求解实例分析了任务构造过程。实验结果表明,本文所提思路和方法对构造面向并行计算的CCTMVM具有一定的可行性。     

异步并行计算及其在连续系统仿真中的适用性研究

在基于消息传递的分布式系统上,根据两类异步并行计算的特点,结合连续系统仿真对并行计算的要求,分析了异步并行计算对仿真结果的影响,提出了用异步并行计算方法进行连续系统仿真并保证不出现计算过程“混乱”的限制条件,实践证明,满足文中限制条件的异步并行仿真计算比相应的同步并行仿真计算具有更高的加速性能。     

不确定性结构区间分析的改进Monte Carlo方法

将结构系统中的不确定性参数用区间数来表示，建立了系统的区间有限元控制方程。利用Monte Carlo数值仿真方法对区间有限元控制方程进行求解，得到了结构的位移和应力响应区间。并针对—殷Monte Carlo方法在区间仿真中存在的缺陷，对其进行了改进，使其计算效率大为提高．数值仿真算例表明：经改进的Monte Carlo方法仿真求解计算量大为减少，且能给出较高精度的响应区间，并克服了区间运算中的扩张问题。     

基于MapX的多星协同对区域目标观测的预处理方法

预处理是多星协同对区域目标观测调度过程的一个重要组成部分,为建模与求解提供若干备选的元任务,其核心内容是区域目标分解和时间窗口计算.根据卫星轨道特征和星载遥感器的观测能力,提出了卫星对区域目标观测的动态分解方法.通过分析卫星观测范围与区域目标的空间几何关系,提出了卫星对区域目标观测的时间窗口计算方法.算例表明,基于卫星观测能力的区域目标动态分解方法能够提高多星协同观测效率,实验结果验证了基于MapX的时间窗口计算方法的有效性.     

引信接收杂波并行仿真

利用对引信波束照射区域进行单元划分并矢量叠加回波信号的方法进行杂波仿真可以获得较高的逼真度,但是计算量也成倍的增加.在对引信接收杂波仿真过程深入研究的基础上,提出并行计算方法解决杂波仿真效率低的问题.该方法基于脉冲重复周期的粗粒度划分并解决了负载平衡问题.仿真试验充分验证了该方法的有效性和可行性.     

基于区域分解的二维海面生成及多普勒分析

提出一种基于区域分解的二维海面生成方法,将海谱划分为若干个子区域,分区域生成同完整海谱相对应的海面。将加权曲率近似方法与区域分解相结合,计算整幅海面的电磁散射,仿真并分析了L和X波段下海面多普勒谱特性。结果表明,所提出的方法解决了具有庞大采样网格的海面生成和电磁散射计算问题,使得在微波高频段下的粗糙海面多普勒谱仿真仍可在普通微机上实现,且更适应于多线程并行运算。     

有限元边界积分结合撕裂对接法分析电磁散射

有限元边界积分方法采用有限元法分析物体内部复杂材料,采用矩量法分析物体开域表面,充分结合了两种方法的优点。然而单机求解电大尺寸问题面临着运算速度不高和内存容量不足的问题,因此发展有效的并行技术亟不可待。利用区域分解法固有的并行性,将有限元撕裂对接法引入到有限元边界积分方法中,解决了硬件资源不足的问题,提高了求解问题的效率。该方法在处理内部未知量大和内部材料复杂的电大尺寸问题方面具有较大优势。给出的数值算例充分证明了该方法的可行性和有效性。     

FDTD并行计算中的区域划分及负载平衡

与并行处理机相比,基于局域网的并行FDTD算法是解决复杂电磁问题相对简单的、有效的方法。本文讨论了利用网络进行FDTD并行计算时需要解决的两个关键问题:区域划分及负载平衡策略,并利用局域网内的2台和4台PC实现了对平面光波导实例的并行计算,给出了实验结果。结果表明,利用该方法可以获得较好的加速比,并能大大提高计算的效率。     

Tensor Decomposition and High-Performance Computing for Solving High-Dimensional Stochastic Control System Numerically

The paper presents a numerical method for solving a class of high-dimensional stochastic control systems based on tensor decomposition and parallel computing. The HJB solution provides a globally optimal controller to the associated dynamical system. Variable substitution is used to simplify the nonlinear HJB equation. The curse of dimensionality is avoided by representing the HJB equation using separated representation. Alternating least squares (ALS) is used to reduced the separation rank. The experiment is conducted and the numerical solution is obtained. A high-performance algorithm is designed to reduce the separation rank in the parallel environment, solving the high-dimensional HJB equation with high efficiency.

     

道路模拟振动台及其控制系统的研制

道路模拟振动台是进行汽车及其零部件室内道路模拟试验的关键基础设备之一。本文设计了一套电液道路模拟振动台及其计算机控制系统,通过该系统可以在室内再现汽车及其零部件在不平路面的各种运行工况,完成汽车及其零部件的耐久性试验,加快产品开发步伐和降低开发成本。系统的控制部分采用工控机作为控制中心,系统的各种运行参数均进行了监控,控制策略采用硬件模拟闭环和软件数字闭环双环串级控制,运行结果表明,系统控制参数调整方便和运行可靠,无论是时域还是频域均能满意的模拟。     

General and efficient parallel approach of finite element-boundary integral-multilevel fast multipole algorithm

A general and efficient parallel approach is proposed for the first time to parallelize the hybrid finiteelement-boundary-integral-multi-level fast multipole algorithm （FE-BI-MLFMA）. Among many algorithms of FE-BI-MLFMA, the decomposition algorithm （DA） is chosen as a basis for the parallelization of FE-BI-MLFMA because of its distinct numerical characteristics suitable for parallelization. On the basis of the DA, the parallelization of FE-BI-MLFMA is carried out by employing the parallelized multi-frontal method for the matrix from the finiteelement method and the parallelized MLFMA for the matrix from the boundary integral method respectively. The programming and numerical experiments of the proposed parallel approach are carried out in the high perfor- mance computing platform CEMS-Liuhui. Numerical experiments demonstrate that FE-BI-MLFMA is efficiently parallelized and its computational capacity is greatly improved without losing accuracy, efficiency, and generality.     

面向OpenCL的GPGPU微基准测试程序集的研究与实现

随着通用图形处理器（general-purpose graphics processing unit, GPGPU）的广泛应用,GPGPU成为当前实现计算并行化的主要硬件平台之一。开放计算语言（open computing language, OpenCL）是一个开放的、面向异构系统平台的并行计算标准,支持在包括图形处理器（graphics processing unit, GPU）在内的多种微处理器架构上开发和运行并行程序。针对OpenCL平台开发了一套较完整的GPGPU微基准测试程序集,全面测试了GPU的单精浮点运算能力、GPU体系结构中各类存储单元的读写带宽及最佳访问模式等。这些面向OpenCL的GPGPU微基准测试程序,对OpenCL及GPGPU软件架构的设计者及使用者,均具有重要的实用和参考价值。