MLFMA用于三维电大目标电磁散射特性的快速计算

基于曲面RWG基函数结合多层快速多极子方法计算电大尺寸目标的电磁散射。该法与平面RWG基函数方法相比,所需未知量更少,所需存储更少,同时保持了计算结果高精度,节省了大量内存。本文给出了基准目标如导体球、双橄榄体、金属圆柱的后向散射结果,这些结果均与文献中给出测量值吻合很好,充分说明了此方法的正确性和高效性。在工程上有较大的应用价值。     

基于三维管道模型的快速边界元法在阴极保护分析中的应用

该文采用边界元法(BEM)对包含大规模管道结构的阴极保护系统进行分析。为降低管道上的单元数量和单元积分计算量, 提出一种三维管道边界元模型, 将管道离散为线单元且保留管道圆柱面积分。为了能够在普通微机上模拟大规模阴极保护系统, 使用快速多极算法(FMM)加速边界元方程的求解。针对阴极极化边界条件引入的非线性问题, 采用迭代算法求解。数值算例表明: 采用该文线单元离散管道, 相比常规三角形单元, 可将单元数量降低一个数量级; 快速多极算法可以求解自由度为50 000量级的大规模阴极保护问题。     

MLFMA用于三维电大目标电磁散射特性的快速计算

基于曲面RWG基函数结合多层快速多极子方法计算电大尺寸目标的电磁散射。该法与平面RWG基函数方法相比,所需未知量更少,所需存储更少,同时保持了计算结果高精度,节省了大量内存。本文给出了基准目标如导体球、双橄榄体、金属圆柱的后向散射结果,这些结果均与文献中给出测量值吻合很好,充分说明了此方法的正确性和高效性。在工程上有较大的应用价值。     

三维电大尺寸复杂群目标的单站RCS的快速多极子分析

用快速多极子算法(FMM)和共轭梯度法(CG)求解三维电大尺寸复杂群目标的电磁散射特性。对单站雷达散射截面(RCS)的预估,更采用了物理光学电流近似和相位修正的继承迭代法两项措施进一步加快了求解过程。该方法具有节省内存,计算量小,迭代速度快且精确度高的特点,特别适于准确分析多个电大尺寸目标间的相互影响。用三维计算实例验证了该方法在解决电大尺寸复杂群目标电磁散射分析方面的有效性和优越性。     

基于共享内存的高效OpenMP并行多层快速多极子算法

提出并实现了一种基于共享内存并行平台的OpenMP并行多层快速多极子算法.结合OpenMP并行算法开发的要点和多层快速多极子算法数据分布的特性,对多层快速多极子的填充矩阵模块、矩阵向量相乘中的远相互作用部分进行了OpenMP并行化设计.在分析调度方式和循环次序对计算效率的影响的基础上,提出了一种高效的OpenMP并行多层快速多极子方案.数值实验表明,并行算法与串行精度一致,OpenMP并行算法具有较好的并行效率.     

基于Nedelec型高阶插值矢量基函数的快速多极子方法

研究了基于Nedelec型的高阶插值散度共形基函数的快速多极子方法,并用于电大导体目标的求解．曲面拟合和高阶基函数的应用可以有效拟合目标表面的电流分布．与低阶相比,获得了更好的收敛性和更高的求解精度．通过对导体球、圆锥的RCS曲线分析,说明了此方法的高效性．     

电大三维非均匀介质体散射特性的快速分析

在体积分方程矩量法(VIE-MoM)中,采用多层快速多极子技术(MLFMA)并结合近场预条件技术,快速分析电大尺寸三维非均匀介质目标的电磁散射特性.在实施MLFMA加速技术的基础上,选取系数矩阵中近场耦合元素构造出具有近似对角特征的稀疏化矩阵,对其求逆快速构造预条件因子,用以加快GMRES迭代收敛速度.通过电大尺寸介质平板算例验证了MLFMA计算程序的正确性及其在节省计算时间和内存需求方面的明显效果.对非均匀半球壳介质体和三层非均匀介质平板的RCS进行了计算,采用上述预条件技术,收敛计算效率分别提高了87%和42%.数值结果表明,采用MLFMA结合预条件技术的VIE-MoM,是解决快速分析电大尺寸非均匀介质体散射问题的有效途径.     

多层快速多极子分析三维复杂目标的谐振区电磁散射特性

用多层快速多极子方法（MLFMA）和预优的广义最小残差法（GMRES）计算了三维复杂目标的谐振区电磁散射特性。对于在谐振区中5～10个波长目标的电磁散射体,MLMFA比矩量法（MOM）和快速多极子法（FMM）占用内存少很多,计算速度也更快;本文讨论了MLFMA中重要参数多极子数L的优化选取,同时采用了预优的GMRES方法求解MLFMA大规模矩阵方程,这比采用传统的共轭梯度（CG）法具有更大的优越性。最后对某导弹模型和典型隐身飞机模型进行了谐振区散射特性的高效求解分析。     

应用改进算法的对称逐步超松弛预处理共轭梯度法进行大体积混凝土仿真计算

针对大体积混凝土有限元仿真计算中存在计算规模大、计算时间长的问题,为克服使用直接解法导致占用内存多、耗时长和精度得不到保证的缺点,充分考虑大体积混凝土结构有限元仿真分析中温度场和位移场求解的特点,用改进算法的对称逐步超松弛预处理共轭梯度法取代直接解法,进行温度场和位移场计算中大型稀疏对称正定线性方程组的求解.采用算例计算对比了使用2种方法计算的内存占用、耗时和计算精度等情况,结果表明,该方法可完全消除整体劲度矩阵带宽对存储空间需求的影响,减少内存占用和计算耗时,且使得计算精度可灵活控制.     

基于快速存取记录器数据的飞机废气排放计算与分析

近年来,我国大力推行民航绿色发展,飞机废气排放问题逐渐引起重视。本文基于快速存取记录器提供的实际运行数据,参考BFFM2,对ICAO标准排放计算模型加以修正,并利用该模型计算了实际运行航班的废气排放数据。随后从机型/发动机型号、飞行时间以及燃油流量3个影响因素入手,分析其对废气排放的具体影响。最后对民航减排提出了几点建议：改善机队组合;优化场面运行程序;调整航路和巡航模式。本文的研究结果对有关航班全程废气排放和缓解飞机废气排放的研究具有一定的参考价值。     

FPGA加速部件求解FMM算法中PP问题研究

提出了一种基于FMM求解多体问题的PP计算在FPGA加速部件上进行计算加速的实现方法.通过在对FMM算法中PP计算过程的原代码的计算类型分析与代码转化,给出了在FPGA上的具体实现方案,最后,通过Virtex-5实验平台的计算结果表明能够取得20倍左右的稳定加速效果.     

弹塑性摩擦接触多极边界元法的规划-迭代型算法

提出一种基于多极边界元法（FM-BEM）的规划-迭代型不完全广义极小残值法（简称IGMRES（m）并建立其收敛性理论．新求解算法采用截断技术,在迭代时仅使用前面计算出的部分向量构造新的递推式计算后面的向量,矩阵和向量的乘积采用多极展开法（FMM）计算,使得计算量和存储量大为减少．通过数试验证明,新算法可有效地处理弹塑性摩擦接触迭代的繁杂和费时问题,在确保数值计算精度的前提下,大大减少迭代次数,显著提高计算效率．     

求解势流的正则化快速多极子边界元法

该文将快速多极子算法和处理强奇异积分的正则化算法应用于传统边界元法中, 开发了正则化快速多极子边界元法。该方法既可以解决传统边界元法计算量和存储量会随着单元数量的增加而快速增加的问题, 也可以处理边界元法求解势流速度和速度梯度时产生的强奇异性积分问题。将所开发的方法应用于绕球势流的数值计算中, 计算结果证明了方法的可靠性和高效性; 对相关计算参数影响的分析为复杂边界流动问题的计算提供了参考依据。     

电大尺寸导带二维散射的快速矩量法解

用矩量法（MOM）、预条件共轭梯度法（PCG）和快速傅里叶变换（FFT）的混合技术分析了电大尺寸导二维散射问题,该方法以等效电流作为未知函数建立积分方程或积－微分方程,然后通过矩量法获得一个线性方程组,用预条件共轭梯度法与快速傅里叶变换的结合算法（PCGFFT）来求解这个线性方程组,其中采用了T．Chan优化循环预条件器,该混合技术降低了对计算机内存的需求,加了算法的迭代速度,且增强了算法的收敛性。     

三维快速多极虚边界元配点法

以三维弹性力学问题为研究背景,提出了一种三维快速多极虚边界元配点法的求解思想,即将三维快速多极展开的基本思想和广义极小残值法运用于求解传统虚边界元配点法方程.文中将三维弹性问题的基本解推导为适合于虚边界元快速多极算法的展开格式,经数值计算格式的演变,使求解方程的计算量和储存量与所求问题的计算自由度数成线性比例,以达到数值模拟大规模自由度问题的目的.算例说明了该方法的可行性、计算效率和计算精度.此外,该方法的思想具有一般性,应用上具有扩展性.     

随机分布圆孔板有效弹性模量快速多极虚边界元法模拟

将快速多极算法和广义极小残值法(GMRES)结合于虚边界元法的方程求解,形成了快速多极虚边界元法的求解思想.本方法采用了\"源点\"多极展开和\"场点\"局部展开的组合处理方案,使得原问题方程组求解的计算耗时量和储存量均降至与所求问题的计算自由度数成线性比例.文中分析了含随机分布多圆孔板的有效弹性模量,并与其它数值方法的结果进行了比较,同时数值验证了本方法的可行性、计算精度及计算效率.     

基于FMM的Krylov子空间IGMRES(m)新算法及其应用

研究了Krylov子空间GMRES(m)算法的基本理论,提出一种基于FMM的Krylov子空间截断型IGMRES(m)新算法.给出三物体弹性摩擦接触算例,计算结果表明,所提出算法在保证计算精度的前提下,可以大大减少迭代次数,显著提高计算效率.     

三维位势快速多极虚边界元最小二乘法

将快速多极展开法(FMM)和广义极小残值法(GMRES)结合于三维位势问题的虚边界元最小二乘法,使求解方程的计算量和储存量与所求问题的计算自由度数成线性比例;欲达到数值模拟大规模自由度问题的目的.基于位势问题虚边界元最小二乘法的数值求解格式,将对角化和指数展开系数的概念引入到常规的快速多极展开法中,将三维位势问题的基本解推导为更适合于快速多极算法的展开格式,并用广义极小残值法求解方程组,旨在达到进一步提高效率且仍保证较高计算精度的目的.数值算例说明了该方法的可行性,及计算效率和计算精度.