关于城市交通、物流、生态综合发展的复杂系统研究方法

必须综合考虑城市交通、物流和生态等城市化问题；这类问题不存在“一劳永逸”的解决方案；这类问题不存在一般意义的最优解，更不存在唯一的最优解。因此，基于复杂系统的思想，讨论在“不断探索和改善”的原则下，如何利用人工系统、计算实验、平行系统等新方法和理论，结合从定性到定量的综合集成方法和并行分布式高性能计算技术。寻求城市交通、物流和生态等城市化问题的有效解决方案，建立城市交通系统全面、协调、可持续发展的新型研究体系和方法。     

相同并行机上工件排序问题的一种新算法

根据工件排序问题的特点,建立了在相同种类的并行机上加工一批相同种类工件的优化数学模型。在蚂蚁系统的基础上对其进行了改进,并把改进的蚂蚁系统用于工件排序问题的优化中。通过与其他算法的仿真比较表明,该基于蚂蚁系统的算法是有效的,特别是问题规模很大时更显示其较快的收敛速度和较高的精度。     

提高核电站安全可靠性的平行系统方法

安全可靠性是核电站存在和发展的生命线,目前它还主要是通过人的经验和严格管理等来保证, 但其智能性和科学性还不够.核电站是一个涉及多方面的动态变化要素的复杂系统,现有控制、 仿真和管理技术还不能为其生产运行和管理提供安全可靠的充分保证.本文以ACP方法为基础, 基于信息技术最新发展成果,提出了采用自上而下的规划和自下而上的设计相结合的方法, 来开发"核电站可靠性规划和设计软件包",使得核电站在建造前就有了安全可靠方面的科学依据. 进而提出平行系统方法, 分析其基本原理和成功应用实例,并介绍其在核电站中应用的人工系统、计算试验和平行执行的具体内容, 给出了PTS、PES和PMS等具体应用.     

大规模三维标量场并行可视化技术综述

并行绘制是提高大规模三维标量场可视化效率的一种重要方法,分别对三维标量场的两类重要可视化方法面绘制方法和直接体绘制方法进行了阐述,并结合这两类可视化方法对其并行绘制中的各种并行模式、负载平衡和图像合成算法进行细致的分析和比较;对国内外较有名的并行绘制系统实现进行了分类与对比;最后,在总结现有研究成果基础上,分析了该领域的下一步发展趋势,为大规模性三维标量场的并行可视化提出了新的问题和思路。     

三维水声传播建模及并行算法研究

宽带声传播、匹配场定位、水下环境仿真等技术的发展对水声传播提出了越来越高的要求,如何开发快速准确并与实际海洋环境条件相吻合的三维声传播模型,并充分利用现代计算机技术实现声传播的快速计算已成为水声技术的一个重要研究方向。基于波束位移射线简正波(BDRM)理论,将射线-简正波方法和简正波-抛物方程方法结合起来,建立三维射线-简正波-抛物方程模型,同时为满足三维声场计算的时间需求,设计了射线-简正波-抛物方程模型并行算法,在高性能集群系统上的测试分析结果表明,设计的并行算法具有较高的并行计算效率。     

辐射热传导问题的SFVE格式与数值仿真

在柱坐标系下,首先为多介质的输运管单温辐射热传导和多介质的三温辐射热传导两类模型问题,构造了一种针对非混合网格的保对称有限体元(SFVE-I)格式;接着针对一种特殊混合网格,分别为定常扩散和三温辐射热传导模型问题,构造了一种有限体元(FVE-II)格式;进行了数值实验与数值仿真,其结果表明:对定常问题,在一致网格上有限体元解函数关于真解函数和流函数的逼近分别具有二阶、一阶精度;对上述两种模型问题,数值仿真得到与实际物理现象基本相符的热传导过程和温度分布,且能量守恒误差均小于5%。     

多核乐观并行仿真的负载均衡研究

对于运行于多核计算机、基于多线程实现的乐观并行仿真,虽然操作系统可对线程进行调度以平衡各个核的负载,但它无法控制各逻辑进程本地虚拟时钟的平衡推进。提出了多核乐观并行仿真的四层负载分配模型及一种静态划分与动态负载均衡相结合的负载均衡方案。静态划分使用Metis图划分包对模型实例进行划分;动态负载均衡优先调度本地虚拟时钟较小的逻辑进程以实现各逻辑进程的平衡推进,无须进行模型迁移,易于实现。通过一序列实验检验了所提出的负载均衡方案的有效性。     

军事信息系统服务资源分配并行优化方法

针对如何提高面向服务军事信息系统中任务工作流执行的时效性和成功概率, 提出了服务资源分配的并行优化方法. 首先给出了服务资源分配的系统框架, 在分析服务并行执行数目、 任务成功率、任务完成时间及服务执行代价之间关系的基础上, 建立了服务并行优化的目标规划数学模型, 并提出了一种求解该模型的改进粒子群算法(DPSO). 该算法通过引入粒子细微扰动、优化粒子飞行边界及粒子优胜劣汰等扩大搜索范围,提高获得最优解的概率. 实验结果表明服务分配的并行优化及其DPSO 求解算法是提高任务工作流执行成功率和时效性的有效方法.     

MPI并行矩量法计算二维粗糙面波束电磁散射

通过有限脉冲响应滤波器理论和快速傅里叶变换方法,模拟了二维高斯随机粗糙面。从电场积分方程出发,利用RWG (Rao-Wilton-Glisson)基函数矩量法结合Galerkin方法,在PC集群并行平台上研究了二维导体高斯粗糙面对波束的电磁散射特性。为使得PC集群信息传递接口(message passing interface, MPI) 并行平台上各参与运算的各进程的负载平衡,对整个阻抗矩阵按行分块,并详细讨论了并行共轭梯度法求解矩量法矩阵方程的并行实现过程。最后在PC集群MPI并行平台上进行数值实验,分析了在波束入射条件下,均方根高度、相关长度和极化方式对二维导体高斯粗糙面的电磁散射特性的影响。     

并联机床虚拟样机建模与加工过程动力学仿真

为了实现并联机床性能的真实预测,确保加工过程的安全性,提出了基于Adams的并联机床加工过程的动力学仿真方法。在包括螺旋副在内的仿真模型的各个运动关节加载了摩擦力,实现了仿真模型与实际机床的高度仿真;根据NC文件和切削参数,建立并联机床加工过程的切削力模型和运动控制模型,实现了机床加工零件全过程的动力学仿真。对5-UPS/PRPU并联机床的加工过程进行了仿真分析,仿真结果准确的预测了实际加工中可能出现的问题。该方法简单、准确、可靠、实用性强。