极坐标系下等离子体模拟的粒子推进算法

提出了一种在极坐标系下快速推进带电粒子的等离子体粒子模拟算法,该算法在每个时间步长内对带电粒子位置附近的区域采用局部直角坐标系近似,并通过坐标变换,得到粒子运动方程求解的显式格式,从而避免了极坐标系下隐式格式直接迭代求解所带来的容许误差,并提高了计算效率.数值实验表明:显式粒子推进算法的计算速度比容许误差取10-3时的隐式算法提高了约1倍.该算法可用于轴向均匀等离子体器件和高功率微波器件的2 5维粒子模拟.     

面向数千处理器的三维等离子体粒子模拟程序研制

等离子体粒子模拟是研究激光聚变中激光与等离子体相互作用的有效手段.有些应用需要模拟包含上百亿粒子的模型,其中粒子分布不均匀且动态运动.为满足需求,研制了可扩展到数千处理器的三维等离子体粒子模拟程序,其关键技术包括基于网格片的负载平衡策略、粒子数据结构和数据通信的封装、大规模数据的可视化等.在某并行机的2500个处理器上,该程序成功模拟了短脉冲激光与锥壁等离子的相互作用,其中粒子数达到12 G,模拟5000时间步花费15 h,共输出50GB的三维数据.这些数据可直接在并行可视化软件上显示,有助于物理学家深入理解模拟结果.     

面向数千处理器的三维等离子体粒子模拟程序研制

等离子体粒子模拟是研究激光聚变中激光与等离子体相互作用的有效手段．有些应用需要模拟包含上百亿粒子的模型,其中粒子分布不均匀且动态运动．为满足需求,研制了可扩展到数千处理器的三维等离子体粒子模拟程序,其关键技术包括基于网格片的负载平衡策略、粒子数据结构和数据通信的封装、大规模数据的可视化等．在某并行机的2500个处理器上,该程序成功模拟了短脉冲激光与锥壁等离子的相互作用,其中粒子数达到12G,模拟5000时间步花费15h,共输出50GB的三维数据．这些数据可直接在并行可视化软件上显示,有助于物理学家深入理解模拟结果．     

电子回旋脉塞等离子体的粒子模拟

采用等离子体粒子模拟(PIC)的方法,在理论研究基础上应用电磁模型,鳊写了TE模式的电子回旋脉塞等离子体粒子模拟程序并进行了数值模拟.模拟结果表明由于相对论效应引起角向群聚,从而产生净能量的交换;回旋脉塞主要发生在ω≈ωc的横向区域,注-波互作用的结果使粒子几乎全部将能量耦合给微波.     

采用离散粒子群算法的网格任务安全级调度

针对异构网格环境中任务调度问题对所面临的安全性研究不足,在考虑了保密性、完整性和真实性等安全性因素的情况下,构造了相应的安全效益函数;依据网格节点的历史行为特点,提出了节点的信誉度动态评估策略;基于行为特点提出了一种离散粒子群算法,由此建立了任务安全级调度新模型.算法基于安全调度的离散空间特征给出了粒子的位置表示方法,从而克服了连续空间解决离散问题所造成的解空间冗余问题.采用分步计算和修改粒子位置的方式重新定义了粒子进化方程,避免了进化过程中速度之间的相互干扰问题.为了防止算法陷入局部最优,引入了均匀扰动速度.实验结果表明,与基于连续空间的粒子群算法和遗传算法相比,所提算法具有较快的收敛速度、较短的调度长度和较高的安全性能.     

微波等离子体电子回旋共振放电粒子模拟分析

电子回旋共振放电产生的等离子体在微电子工业中材料加工、空间电推进方面有着广泛的应用。为了研究微波等离子体电子回旋共振的放电特性,使电子回旋共振放电产生的等离子体密度和能量转换效率更高,建立了微波等离子体电子回旋共振放电的1D3V模型,描述了带电粒子在外加静磁场、微波场共同作用下的微观运动。结果表明:微波频率为2.45 GHz时,随着静磁场磁感应强度的增加,平均电子能量先持续增大达到峰值,随后又不断地减小,且在0.087 5 T时电子加速效果最明显,结果符合电子的回旋频率公式,验证了该模型的正确性;共振区域内,发现在0.087 5 T磁感应强度下,微波频率为2.45 GHz下拟合的电子速度分布才与微波电场分布趋势相似,说明微波电场推动了电子运动。这为进一步研究微波等离子体放电的粒子模拟-蒙特卡罗碰撞模拟奠定了基础,也为进一步研究微波等离子体源中粒子产生效率及微波等离子体源的物理性质提供了重要参考。     

基于仿真网格平台的资源调度算法模拟

针对使用真实网格平台来研究资源调度昂贵、耗时而且不易操作这一问题,提出用GridSim工具集进行仿真网格实验,并在该仿真网格上实现了当前主要用于资源调度的时间最优、代价最优、时间代价均衡算法的模拟。实验结果表明,使用模拟工具进行网格环境的仿真来测试调度算法的优劣方便可行。     

电子回旋脉塞等离子体粒子模拟的理论研究

提出了基于波函数分析的有源缓变轴对称圆波导TE模式电子回旋脉塞场的展开方程,采用电磁型等离子体粒子模拟技术和有效电流分配法将电子注看作电流源,研究了归一化的电流密度方程和带电粒子运动方程,并利用单极近似和蛙跳算法在空间和时间上给出了场的变化、带电粒子的动能和位置的更新形式.阐述了理论分析过程,为数值模型奠定了基础.     

基于改进粒子群-蚁群融合算法的网格资源分配方法

为有效解决网格计算中的资源分配和任务调度问题,提出一种改进粒子群-蚁群融合算法.该算法通过改进的离散粒子群算法对信息进行优化调度,产生优选的调度列表,并通过该列表产生改进蚁群算法的初始信息素,有效克服了粒子群算法后期局部搜索能力差和蚁群算法前期盲目搜索的缺陷.理论分析和仿真实验表明本文算法具有较好的性能.     

火箭尾焰等离子体浓度分布数值计算

在火箭尾焰电磁波衰减影响研究中,需要了解火箭尾焰流场等离子体浓度分布.使用数值方法计算了固体火箭尾焰流场参数,应用等离子体浓度计算模型,对火箭尾焰流场等离子体浓度分布进行了数值计算,并对仿真计算结果进行分析,为研究穿越火箭尾焰电磁波干扰提供研究数据.     

基于混合粒子群算法的沥青转运车螺旋搅料器模型及仿真

 为解决沥青转运车螺旋搅料器搅拌特性建模困难的问题,运用人工智能理论建立了以螺距、叶片半径为输入,沥青混合料的离析率为输出的神经网络模型。为克服BP算法与粒子群算法（PSO）的缺陷,将L-M算法与PSO算法相融合的混合粒子群算法PSOLM应用于该神经网络模型的学习算法中。为避免PSOLM算法在全局最优值附近的搜索过程变慢,采用一种从PSO搜索到L-M搜索的启发式算法。仿真试验结果表明,与BP算法、PSOBP算法相比,该算法不仅对螺旋搅料器模型的精度和建模的效率有显著的提高,而且改善了PSO算法的全局寻优能力,提高了算法的收敛速度和计算精度,避免了PSO算法早熟现象的出现,为螺旋搅料器搅拌特性的建模提供一条新的有效解决途径。     

分布式VHDL模拟算法

主要介绍了分布式并行VHDL模拟算法。此算法根据电路本身的并行特性，使用多年来处理单元行模拟VHDL模型电路，因此可以极大的提高模拟速度，但仍需要进一步的研究。     

电力系统动态仿真计算的改进算法

提出了一种电力系统动态仿真的改进算法。该算法用来在隐式梯形积分法中替代牛顿迭代法，联立求解同步发电机差分方程和网络的代数方程，在保证计算精度情况下，可以大幅度减少计算量，进一步加快仿真计算速度，还对其数值稳定性及精度进行了分析。     

基于遗传算法的改进粒子滤波算法

针对粒子数量和质量对粒子滤波(Particle Filter,PF)的退化问题具有重要影响,从大量采样粒子中采用遗传算法(Genetic Algorithm,GA)获得采样重要性重采样粒子滤波（Sampling Importance Resampling Particle Filter,SIRPF）的初始粒子,改善初始粒子质量,并保证其随机性和统计性.在车辆定位仿真中,采用定位精度、滤波发散次数和计算时间为指标对改进的遗传 粒子滤波算法GA SIRPF和传统SIRPF进行比较.结果表明,GA改进了初始粒子质量,减少了粒子退化可能性,提高了系统定位精度.     

超高速碰撞电磁效应数值模拟

采用理论分析和数值模拟结合的方法对超高速碰撞产生等离子体问题进行研究. 通过SPH方法,建立二维轴对称模型,针对不同碰撞速度进行数值模拟,对比不同时刻碎片云的形状以及膨胀速度,验证数值模拟的正确性;利用Thomas-Fermi模型,计算超高速碰撞过程中SPH粒子的温度,对于发生汽化的部分考虑其产生的等离子体参数;以统计物理学为基础,基于化学反应动力学原理,建立了非热平衡等离子体电子数密度、电子温度、宏观温度以及内能之间的关系,用以计算超高速碰撞过程中产生等离子体的参数. 给出不同时刻碰撞产生的总电荷数随时间的变化,将数值模拟结果与文献中经验公式结果进行对比,验证了本文中计算超高速碰撞产生等离子体方法的正确性.     

过程仿真的单调迭代解法

论文探讨过程仿真建模及其计算方法。对于一类具有保序特征的仿真模型，我们给出了一个大范围收敛的单调迭代计算方案，为工业过程建模和数值计算提供了新的思路。     

加速RRA的随机模拟算法

文章提出最后所有可能步进的RRA算法(Final All Possible Step RRA,FAPS RRA).该算法改变了RRA算法的数据收集方式,目的是在不失算法精度的前提下,减少模型的运行次数,有效地提高算法的运行速度.仿真实验结果表明:在相同精度的要求下,FAPS RRA算法比RRA算法的模拟运行速率有显著提高.