SPMD并行计算机系统中互连结构的模拟研究与实现

并行计算机系统中网络对整个系统性能影响起到了关键作用，而SPMD并行计算机系统在科学计算，特别是航空航天中比较普及，因此开发了通用SPMD并行系统结构性能评价模拟系统。该文描述的面向对象网络模拟系统是该模拟环境的一部分，采用伪汇编代码的算法程序作为输入，通过配置结构参数、与系统提供的描述不同结构的伪虻编指令函数库编译链接，达到对不同层次细节、不同侧重部件模拟研究的目的。与同类研究相比，本文的研究具有更通用的特点，能够方便地构造不同的动态和静态网络，特别是能够对可重构的多级互连网络进行性能评价研究。     

异常数据剔除的一种改进计算方法

批量异常数据的识别是数据处理中的大计算量问题。针对大型线性回归模型 ,在逐点剔除法的基础上 ,文章提出了异常点剔除的一种改进算法。该方法在提高批量异常数据识别效果的同时 ,还能大幅度降低它的计算量。     

微颗粒表面磁控溅射镀金属膜实验

采用磁控溅射方法,成功地在微颗粒表面沉积了金属铜膜和金属镍膜.利用光学显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱仪(EDS)、多功能扫描探针显微镜(SPM)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)和光电子能谱仪(XPS)等测试仪器对其表面形貌、膜厚和组份进行了表征.重点讨论了不同的沉积条件对薄膜结晶的影响,并用X射线衍射仪(XRD)对其进行了表征.结果表明,溅射镀膜时,通过控制微颗粒的运动方式,可以在微颗粒表面镀上均匀性好、附着力强和致密性好的金属膜.溅射时间越长或溅射功率越大或装载量越少,都有利于薄膜结晶.      

水介质中降落球形塑料颗粒与静止气泡的 黏附行为

为了揭示球形塑料颗粒在气泡表面的黏附行为及机理,采用高速摄影仪对自由降落的球形塑料颗粒与固定在水槽中静止气泡的黏附过程进行拍摄,利用图像处理方法提取颗粒黏附过程运动特性曲线及碰撞角与运动时间的关系,研究颗粒碰撞位置、颗粒和气泡直径对黏附行为的影响。实验结果表明:颗粒的黏附主要分为碰撞黏附和滑动黏附,气泡表面的滑动壁面假设与实验值的吻合度较高。此外,通过对实验数据的统计发现,随着碰撞角的增大,感应时间明显增长,但是颗粒陷入气泡表面的时间基本维持在10 ms,颗粒陷入气泡的深度受气泡和颗粒尺寸的共同影响,约占气泡与颗粒直径之和的2%。      

CE／SE并行计算研究及在Euler方程中的应用

时空守恒元和解元方法(CE/SE)是一种高精度的数值求解方法.采用改进的CE/SE方法和并行分区技术,针对非结构网格,发展了一套求解二维Euler方程的并行程序.对NACA0012翼型的亚跨声速流动和多段翼型复杂绕流进行了分区并行求解,多区并行计算的结果与实验的结果吻合较好,表明了本文研究方法的正确性和有效性.同时文中的分区方法能实现各处理器之间的负载均衡,有效地节省计算时间.     

颗粒气体的类气液相变

颗粒体系是远离平衡态的复杂耗散体系,在外力驱动下,能表现出类似于固体、液体或气体的特性.在稀疏的颗粒气体中,由于耗散,体系中常常会形成颗粒在局部的凝聚.这种凝聚行为具有自发对称性破缺的特征,使得颗粒气体中自动形成高密度区域和低密度区域共存的非均匀状态,类似于气体中液滴的形成.本文利用零重力条件下的三维颗粒气体理论模型进行计算和分析,揭示了颗粒气体这一相变行为的不稳定性根源及类气液相变本质,给出了颗粒气体中这种相分离发生的临界条件,并通过分子动力学模拟进行检验,结果从定性上和定量上都能够很好地吻合,为进一步的空间实验提供了理论依据和相关实验参数.     

涡轮泵环形颗粒阻尼器设计

设计了一种用于液体火箭发动机涡轮泵减振的环形颗粒阻尼器。为研究颗粒阻尼器的减振性能,基于有限元法建立了附加颗粒阻尼器以及不加颗粒阻尼器的涡轮泵模型,计算过程中采用结构阻尼系数来描述颗粒阻尼器的阻尼特性。仿真结果表明．颗粒阻尼器能够显著降低涡轮泵的振动,并且对涡轮泵的动态特性影响很小。     

模拟重力波非线性传播的并行数值模式

基于MPI消息传递接u和区域分解的思想,对跳点网格上的串行数值模式进行并行化处理,建立了模拟重力波非线性传播的并行数值模式.针对跳点网格的特点,详细论述了跳点网格系统下区域分解和各子区域间的数据通信.对小振幅重力波传播过程的模拟结果表明,并行数值模式可以很好地模拟小振幅重力波的传播过程,也能保持重力波传播过程中的能量守恒关系.并行数值模式的并行效率可以达到0.65,在理想情况下可以达到最大值1.0.作为与串行数值模式的比较,采用不同网格分辨率以保证计算时间相同,分别用串行和并行数值模式模拟有限振幅蕈力波的非线性传播过程,结果表明,通过引入更多的进程参与计算,并行数值模式可以有效地提高模式的分辨率,模拟出重力波在发生翻转之后,而存演化成湍流之前的这段时间内有Kelvin-Helmholtz billows出现,但是,在相同的计算时间内,串行模式的分辨率较低,不能刻画这些精细的现象.     

基于OpenMP的多核系统中并行优化研究

随着多核处理器的普及,多核并行计算成为当前计算机研究领域的一个热点。本文以Open MP为基础,分析了影响并行程序计算性能的多种因素,提出了优化并行程序结构的一系列方法,通过实验证明了并行优化方案的可行性。     

带颗粒减振剂的碰撞阻尼的理论与实验

以两颗粒弹塑性碰撞耗能模型为基础,建立了带颗粒夹击的两球碰撞模型,在此基础上提出了带颗粒减振剂的碰撞阻尼的计算模型,模拟了在带颗粒减振剂的碰撞阻尼作用下的悬臂梁的减振性能.同时对悬臂梁在带颗粒减振剂的碰撞阻尼作用下的减振效果进行实验研究,理论计算结果与实验结果在振动周期、转折点、振幅及共振点迁移等方面均相吻合,验证了提出的模型.得到了以下结论:①带颗粒减振剂的碰撞阻尼的计算模型是可靠的;②带颗粒减振剂的碰撞阻尼具有优秀的减振性能,远远超过单体碰撞阻尼;③带颗粒减振剂的碰撞阻尼对于减小负阻尼的不利影响具有一定的帮助.