共形時域有限差分方法的并行研究及應用.pdf

1、近四十年時域共形時域有限差分法(FDTD)取得了快速的發(fā)展，在電磁工程領域得到了廣泛的應用。但是對于一些電大尺寸和復雜結構目標的仿真計算，無論是在內存或計算時間上普通單機都顯的力不從心。利用并行技術可以將多個處理器聯合起來一起分析計算，且現有服務器的內存也比較大，可以滿足計算需求。同時FDTD方法具有天然的并行性，非常有利于并行求解。共形時域有限差分法(CFDTD)較普通的FDTD技術有較高的精度，同時又保留了FDTD技術原理簡單，易于

2、編程實現等優(yōu)點，同樣有著廣泛的應用。
　　本文首先驗證了CFDTD程序中金屬共形和介質共形的優(yōu)勢，并在程序中加入了龍格庫塔指數時程差分技術來分析非磁化等離子體，以提高程序的普適性。在該算法平臺上，利用MPI技術來實現CFDTD程序的并行，對計算域劃分時的注意點、前處理中引入八叉樹的并行及電磁場更新的并行和數據通信都做了詳細的介紹。并且分別通過單機和胖節(jié)點來驗證并行程序的正確性和有效性。后面還利用對復雜工程模型的仿真計算來體現基于C

3、PU并行技術的CFDTD算法在多領域中的應用價值。隨著圖形處理器(GPU)在運算能力方面的優(yōu)勢越來越明顯，在計算領域也越來越受到重視。目前，通過GPU加速FDTD算法是熱門的研究領域。本文主要介紹了兩種不同的基于GPU加速技術在CFDTD算法上的使用。第一種是基于OpenACC的GPU加速技術，闡述了其原理和如何應用到算法程序上，它的主要特點就是提供了大量的預編譯命令，方便用戶通過GPU來加速程序，但是加速效果有待進一步提高。另一種是基