非结构CFD软件MPI+OpenMP混合并行及超大规模非定常并行计算的应用

常规工程应用中，非定常数值模拟（如多体分离）的计算量十分巨大，如果为了达到更高的计算精度，加密网格或者采用高精度方法将会使得计算量进一步增大，导致非定常数值模拟在CFD工程应用中成为十分耗时和昂贵的工作，因此，提高非定常数值模拟的可扩展性和计算效率十分必要。为充分发挥既有分布内存又有共享内存的多核处理器的性能和效率优势，对作者团队开发的非结构网格二阶精度有限体积CFD软件（HyperFLOW）进行了混合并行改造，在计算节点间采用MPI消息传递机制，在节点内采用OpenMP共享内存的MPI+OpenMP混合并行策略。首先分别实现了两种粒度（粗粒度和细粒度）的混合并行，并基于国产in-house集群采用CRM标模（约4 000万网格单元）定常湍流算例对两种混合并行模式进行了测试和比较。结果表明，粗粒度在进程数和分区数较少的小规模并行时具有效率优势，16线程时效率较高；而细粒度混合并行在大规模并行计算时具有优势，8线程时效率较高。其次，验证了混合并行在非定常计算情况下的可扩展性，采用机翼外挂物投放标模算例，分别生成3.6亿和28.8亿非结构重叠网格，采用对等的（P2P）网格读入模式和优化的重叠网格隐式装配策略，网格读入和重叠网格装配耗时仅需数十秒；采用3.6亿网格，完成了非定常状态效率测试及非定常分离过程的湍流流场计算，在in-house集群上12 288核并行效率达到90%（以768核为基准），在天河2号上12 288核并行效率达到70%（以384核为基准），数值模拟结果与试验结果符合良好。最后，在in-house集群上采用28.8亿非结构重叠网格进行了4.9万核的并行效率测试，结果显示，4.9万核并行效率达到55.3%（以4 096核为基准）。     

求解广义特征值问题的并行保域行列式查找法

结构分析领域有着重要应用的广义特征值问题的并行算法，因为难度很大，且当问题的规模较大时还必须有先进的计算环境支持，所以迄今研究得很少。文中提出了一种适用于流水线型向量机的求解大型稀疏实对称矩阵广义特征值问题的并行保域行列式查找法。该方法不但保持了传统的行列式查找法的优点，而且克服了其迭代不收敛、漏根等缺点，并具有较高的速度加速比。该算法在ＹＨ－１计算机上进行了数值实验，结果表明该法是一种求解大型对     

Influence of deformation zone length on bending radius of SS304 tubes with small diameters manufactured via free bending-based active motion

In three and six-axis free-bending equipment, the deformation zone length(A) is a fixed mechanical structure parameter modified when the relevant structure is redesigned and manufactured. In this study, a six degree of freedom(6-DOF) parallel mechanism was used as the control mechanism of the bending die, and a new method of changing the deformation zone length(A)was proposed. Firstly, an idealized geometric model of free bending-based active motion was established. Then, the influence of the de...     

俄制引进装备中数字板件国产化研制替代的探讨

针对维修中俄制引进地空导弹武器系统国产化数字板件替代装备联调过程中出现的延时累计误差“瓶颈”问题，分析研究了具体解决办法和措施，并通过了武器系统实弹打靶检验。     

飞行模拟器动力学控制的研究

针对如何获取运动平台的实时加速度和在精确跟踪加速度的同时限制位移,建立了系统动力学模型以计算加速度,使用虚拟弹簧法限制位移。在Matlab环境下,搭建了整个伺服控制系统。仿真结果表明,控制系统在保证平台位移不脱离限制区域的基础上,实现了加速度的精确跟踪。     

NOVEL HIGH-SPEED FPGA-BASED FFT PROCESSOR

A novel architecture for computing the fast Fourier transform ( FFT ) on programmable devices is presented.To improve the system operation speed , a hybrid parallel FFT algorithm is used.Results indicate that the use of an 8×8parallel structure for realizing the 64-point FFT leads to a 8times higher processing speed compared with its counterparts employing other series of techniques.     

分区并行跨声速流的计算

本文采用求解Ｎ－Ｓ方程方法计算了轴对称钝头倒锥体外形的跨声速大迎角层流流动。     

航电系统并行检测过程与检测设备解耦方法

航电系统在使用或升级改造过程中进行可靠性检测是必不可少的。特别是在当前批量航电系统大量投入使用的背景下，迫切需要能高效、快速、准确地对系统进行可靠性检测。由于航电系统安全性要求高，内置检测软件受限，需要外置检测设备通过航电系统指定接口进行检测，检测过程也不允许出现任何泄露等行为。检测设备与具体航电系统耦合，检测过程与具体检测设备耦合，难以实现批量航电系统并行检测。为此，通过引入逻辑检测设备，给出了一种航电系统并行检测分层框架，解决检测设备与被测系统耦合的问题，同时也保证了检测的安全性。通过逻辑检测设备、检测跳转机和被测主机上检测行为的描述，给出了一种面向通用航电系统并行检测的检测设备协同机制，解决检测过程与检测设备耦合的问题，从而支持多个航电系统并行检测。最后，实现了一个通用航电系统并行检测系统，并通过实际应用和实验对比验证所提方法的有效性。     

基于有限元方法的并联机床模态分析

并联机床的模态分析有着重要的意义。本文针对3—HSS型并联机床,利用大型有限元软件ANSYS,对此并联机床进行了模态分析,分别获得了该机床的低阶固有频率及其对应的振型图,通过振动动画,分析了六阶模态的振动规律,找到了机床的薄弱环节,为机床的结构设计和动力学分析提供了依据。     

非结构混合网格自适应并行技术

计算流体力学（CFD）模拟实际工程问题所采用的网格规模可达千万量级，并行技术是减少计算时间的有效方法。耦合流场信息的网格自适应技术能有效动态优化计算网格，被NASA视为一项亟待发展的CFD关键技术。混合网格自适应系统包含网格分布优化、表面网格投影和空间网格匹配等关键技术。针对以上3项关键技术分别建立了高效的并行算法。首先，提出了"先唯一后同一"的两步法策略实现了网格单元分布优化过程的并行相容性；其次，基于局部曲面拟合思想，实现了曲面重构和新增物理网格点投影的完全并行；再次，提出了空间网格匹配技术的半并行算法，快速解决了网格单元交错问题。为了提高后续流场计算的并行效率，发展了基于并行重分区-网格数据迁移方法的动态负载平衡技术，并采用圆柱激波流场自适应模拟对动态负载平衡技术进行初步验证。最后，采用三角翼自适应加密测试了自适应系统的并行效率。结果表明，建立的混合网格自适应系统并行效率较高，且相比流场求解耗费总时间的比例低于1%。