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。     

用蒙特卡罗方法模拟LED光源光分布

对发光二极管封装光学结构模型的光分布进行蒙特卡罗方法模拟 ,并对相应的LED管进行实验测量 .通过对模型模拟结果和实验结果的比较分析 ,定性地验证了蒙特卡罗模拟方法的正确性和有效性 .     

蒙特卡罗方法模拟PVD薄膜生长的研究进展(综述)

综述了蒙特卡罗方法模拟物理气相沉积薄膜生长的研究进展．特别对基底的表面形貌、结构缺陷、沉积温度等因素对薄膜生长影响的蒙特卡罗方法模拟的研究进展进行了分析和归纳．最后对蒙特卡罗方法模拟薄膜生长的研究进行了展望．     

直接模拟蒙特卡罗方法下的逆温度抽样算法

从分子动力学出发，讨论了直接模拟蒙特卡罗方法中分子平均总能量、平均平动能以及边界热流密度的抽样方法．通过对与边界发生碰撞的分子进行统计平均，得到了分子反射能量与入射能量以及边界热流密度的关系式．在此基础上，通过结合壁面漫反射模型下分子反射速度的抽样方法，发展了一种从边界热流求得与壁面碰撞分子的平均反射特征温度的逆温度抽样算法．数值结果表明：该算法能够由分子反射能量准确求得分子反射特征温度，进而求得分子反射速度，从而将边界热流信息带入流场．该方法为实现壁面处给定热流边界条件下的直接模拟蒙特卡罗方法提供了途径．     

使用蒙特卡罗方法的罕见事件模拟

罕见事件是指发生概率非常小的事件。至于“小”的量级概念则因应用领域不同而不同。例如对于民用航空而言,一个具有代表性的技术要求是事故发生的概率在平均长高飞行中（大约8个小时飞行中）必须小于10^-9。自从在第一枚核弹生产期间,在美国洛斯·阿拉莫斯的计算机上开发利用蒙特卡罗技术的罕见事件模拟以来,科学家在物理、生物、     

蒙特卡罗方法实验设计

介绍蒙特卡罗方法计算维维安尼体的实验设计过程,应用计算机随机模拟方法计算确定的空间立体体积,给出实现该方法的计算程序代码。将实验数据结果列表,分析数据变化规律。验证了误差实验数据服从正态分布的规律性。为了揭示蒙特卡罗方法对多维问题计算的有效性,文中例举了三维或四维问题作为实验设计题目,其中包括牟合方盖问题、飞碟体积问题以及n维球体问题。最后介绍了一类数学软件Matlab和实验报告写作规范。     

量子积分的蒙特卡罗模拟

用统一的量子积分形式表示量子力学计算中常见的积分，采用蒙特卡罗方法并将诸积分在同一循环中并行计算，提高了计算效率和计算结果的稳定性。     

粗糙微通道内稀薄气体流动与换热的蒙特卡洛直接模拟

采用Delaunay三角化方法对计算区域进行网格划分,开发了适合于非结构化网格的蒙特卡洛直接模拟程序,并对程序的正确性进行了验证.在此基础上模拟分析了粗糙元为三角形的平行平板间微通道内稀薄气体的二维流动与换热.通道进出口压力固定,上下平板温度恒定.计算分析了粗糙元高度、宽度以及分布密度的影响.结果表明:微通道内粗糙元对流动与换热有明显的扰动;随着粗糙元的变大,速度跳跃显著,甚至出现漩涡,增加了通道内的压力损失;但粗糙元增强了微通道壁面与气体之间的换热.     

蒲丰问题与蒙特卡罗方法

本指出了一个关于蒲丰问题和蒙特卡罗方法中的一个问题，并对它加以分析．提出了相应的解决方法。     

不同结构参数氮化镓基发光二极管芯片出光的蒙特卡罗方法模拟

发光二极管(LED)具有诸多优点,被人们看作是下一代照明器件.为了提高LED的光提取效率,使用蒙特卡罗方法,通过计算机编程,模拟了正装GaN基发光二极管芯片出光,分析考察了影响光提取效率的因素.结果表明,光提取效率随着封装材料折射率的增大而明显提高的现象仅发生在低于透明导电薄膜折射率的区间,过度提高封装材料的折射率对提高光提取效率并非有利;随着蓝宝石衬底厚度的增加,光提取效率曲线迅速上升并趋于平缓;此外,低吸收系数的透明导电薄膜、高反射率的反射镜亦可以显著提高LED光提取效率.     

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.     

用直接模拟Monte Carlo方法计算微通道的流动与换热

应用直接模拟Monte Carlo(DSMC)方法模拟了平行板微通道中进口流速较低时的气体流动，应用质量守恒来处理进出口的压力边界,所模拟流动的Knudsen数的范围是0．05～1．00，涉及了滑移区、过渡区和自由区,计算了来流与平板等温以及平板时称加热两种工况，揭示了压缩性与稀薄性对所研究微平行板通道中流动与换热的影响．研究结果表明：①随着Knudsen数增大，沿程压力变化的非线性逐渐减弱，沿程速度变化与温度变化都趋于平缓，速度滑移量和温度跳跃量增大；②沿程温度变化在进出口处较为明显；③气体在微通道内的换热主要集中在进出口处，在通道中部换热很弱。     

稀薄气体直接仿真蒙特卡洛方法交互式并行化系统研究与实现

在分析稀薄气体直接仿真蒙特卡洛（Direct Simulation Monte Carlo,DsMc）方法特点的基础上,研究了基于高性能计算平台的DSMC问题交互式并行化技术,提出了DSMC交互式并行化流程和DSMC程序并行化系统体系结构,实现了能对DSMC问题进行处理的交互式并行化软件系统,并应用到两个微通道DSMC方法算例的并行化中,并行化后的两个算例在8个节点的并行集群系统上的计算结果与原串行程序完全吻合,证明了该交互式并行化方法的正确性．     

改进的Monte Carlo模拟

对应力进行灵敏度分析，不仅使设计师明白随机变量的敏感程度，而且可以减少随机变量的个数。编写计算机程序，产生多组正态随机变量。每一次模拟得到的应力数值与强度数值，需进行比较。应用MonteCarlo模拟计算机械可靠度，需经过多次模拟，模拟次数越多，可靠度的计算精度也越高。     

蒙特卡洛模拟及其在公差设计中的应用

在研究了蒙特卡洛(Monte Carlo)模拟的概念、方法和基本步骤的基础上,讨论了蒙特卡洛模拟在计算机辅助统计公差设计中的应用,提出了基于蒙特卡洛模拟的公差分析流程,并且运用Microsoft Excel软件进行了蒙特卡洛模拟实例计算.模拟结果表明:用蒙特卡洛模拟进行公差分析的结果与概率法接近,随着模拟次数的增加,计算的精度提高.蒙特卡洛模拟可求解线性、非线性、平面及空间的尺寸链问题,是一种普遍适用的统计公差设计方法.     

Crystal-KMC: Parallel Software for Lattice Dynamics Monte Carlo Simulation of Metal Materials

Kinetic Monte Carlo(KMC) is a widely used method for studying the evolution of materials at the microcosmic level. At present, while there are many simulation software programs based on this algorithm, most focus on the verification of a certain phenomenon and have no analog-scale requirement, so many are serial in nature. The dynamic Monte Carlo algorithm is implemented using a parallel framework called SPPARKS, but it does not support the Embedded Atom Method(EAM) potential, which is commonly used in the dynamic simulation of metal materials. Metal material — the preferred material for most containers and components — plays an important role in many fields, including construction engineering and transportation. In this paper, we propose and describe the development of a parallel software program called Crystal-KMC, which is specifically used to simulate the lattice dynamics of metallic materials. This software uses MPI to achieve a parallel multiprocessing mode, which avoid the limitations of serial software in the analog scale. Finally, we describe the use of the parallel-KMC simulation software Crystal-KMC in simulating the diffusion of vacancies in iron, and analyze the experimental results. In addition, we tested the performance of Crystal-KMC in "meta-Era" supercomputing clusters, and the results show the Crystal-KMC parallel software to have good parallel speedup and scalability.     

Monte Carlo方法设计的泥浆密度测试系统

利用Geant4软件包模拟分析了影响系统测量精度、灵敏度以及放射性污染的各种因素,论述了一种泥浆密度测量系统的设计和实现.并在此基础上完成了系统的物理设计,包括放射源的选择和铅罐的设计以及源强的计算.系统最后采用PC兼容的工业控制计算机,利用软件定时采集实现对泥浆密度的实时在线非接触测量.实际测试的结果表明:密度测量精度优于1%,测量范围1.00～1.60g/cm3,放射性污染满足国家标准的要求.     

Reverse Monte Carlo计算机模拟

介绍了ＲｅｖｅｒｓｅＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ计算机模拟原理，及其在应用时应注意的问题，并且详细地给出了应用举例