一种基于GPU并行处理的动态负载均衡方法

    公开(公告)号:CN119806813A

    公开(公告)日:2025-04-11

    申请号:CN202411848567.4

    申请日:2024-12-16

    Abstract: 本发明属于高功率微波防护领域,具体涉及一种基于GPU并行处理的动态负载均衡方法。本发明通过实时调整GPU线程块与计算网格之间的映射关系,提出了一种动态负载均衡算法,有效应对MCC模拟中粒子分布高度不均匀的问题。该方法通过评估各线程块所负责的粒子数量,动态分配计算资源,确保每个线程块处理的粒子数量尽可能均衡,避免线程块过载或线程块闲置导致的计算资源浪费。针对电离碰撞过程中粒子数量和分布的不断变化,本发明每隔一段时间Ttime动态调整线程块分配策略,能够始终保持计算负载的均衡分配,从而显著提高GPU并行效率和整体性能。解决了现有MCC模拟电离碰撞计算效率低的问题。

    一种放电室中气体放电的粒子模拟加速方法

    公开(公告)号:CN113987898B

    公开(公告)日:2024-05-17

    申请号:CN202111251417.1

    申请日:2021-10-27

    Abstract: 本发明涉及气体放电模拟领域,具体为一种放电室中气体放电的粒子模拟加速方法,基于多级逼近增大真空介电常数。本发明提出多级逼近增大真空介电常数的方法权衡了放电室模拟的效率和准确性,根据缩放因子的不同将放电室划分成多个层级的网格系统,在模拟之前最大划分层级M,实际划分层级N,每一层级对应的缩放因子γ,以及每一层级对应的网格数目;然后通过多级逼近的方式利用上一层次的稳态解作为当前层次的初始解,降低了模拟收敛时间,同时在多次迭代的过程中传统增大真空介电常数带来的非物理效应被逐渐消除,最终实现准确的稳态模拟。

    一种复杂模型三维空间曲网格划分方法

    公开(公告)号:CN114510775B

    公开(公告)日:2023-06-27

    申请号:CN202111637505.5

    申请日:2021-12-30

    Abstract: 本发明属于飞行器设计、飞行器数值模拟和数值计算技术、网格划分技术领域,具体涉及一种复杂模型三维空间曲网格划分方法。本发明提出一种新的控制点和空间曲网格点选取策略,在不提升网格量级的情况下很好的满足复杂模型的网格划分需求。在保证网格质量的同时减少了控制点和形变点的选取,减少了网格划分过程中大量的位置计算,优化了网格划分策略。并提出了基于夹角余弦值的基函数选择方式,在保证网格质量的前提下,使用形式简单的低次多项式基函数的能大量减少形变量所需的计算,减少了网格划分耗时以及降低了算力需求。有效解决了现有复杂模型网格划分过程中存在网格划分普适性较差,网格质量不佳的问题。

    一维离散的轴向磁场数据点到三维轴对称磁场的变换方法

    公开(公告)号:CN115878948A

    公开(公告)日:2023-03-31

    申请号:CN202211639193.6

    申请日:2022-12-19

    Abstract: 本发明属于计算电磁学领域,具体为一维轴向磁场到三维轴对称磁场的变换方法。本发明使用两次变步长4点数值微分计算后再取平均值的方式作为需要计算点处一阶导数的近似值,既避免了计算一次4点精度可能得不到提高的问题,又避免了直接使用5个点计算公式过于复杂的问题;再通过使用已知坐标处一阶导数的近似值结合Spline曲线拟合来估计待求点z处一阶导数的近似值,有效地避免了误差叠加的问题,使得计算出的三维轴对称磁场的径向分量Br的结果更加接近理论值。本发明有效解决了现有一维轴向磁场到三维磁场变换时精度不高以及误差累积的问题,为电真空器件、离子源、粒子加速器等器件设计中的磁场加载提供了有力支持。

    一种线性电子注电真空器件的电子枪数学模型的建立方法

    公开(公告)号:CN113705137B

    公开(公告)日:2023-02-28

    申请号:CN202110942714.4

    申请日:2021-08-17

    Abstract: 本发明属于电真空器件领域,具体为一种线性电子注电真空器件的电子枪数学模型的建立方法。本发明首先建立阴极电压、阳极电压和栅极电压与电子枪输出电流之间的关系;然后,建立了电子枪输出电流与阴极发射面温度、阴极电压、阳极电压和栅极电压之间的关系;最终,得到电子枪输出电流与阴极电压、阳极电压、栅极电压和灯丝电压之间关系(18)完成整个电子枪数学模型的建立。本发明相比电磁仿真软件具有仿真速度快、时间成本低、建模简单便捷等特点;并且在进行电源电路仿真时,本发明能够通过Spice语言转化为电子枪的电路模型,从而能够深入研究电子枪端口电路的行为,实现电子枪的电路级仿真和电子枪与的电源系统的系统级仿真。

    一种纳米表面等离激元非局域效应模拟的数值求解方法

    公开(公告)号:CN113361138B

    公开(公告)日:2022-11-29

    申请号:CN202110772682.8

    申请日:2021-07-08

    Abstract: 本发明属于时域电磁场数值求解领域,涉及一种纳米表面等离激元非局域效应模拟的数值求解方法,基于时域间断伽辽金法。本发明首先通过将广义非局域光学响应方程与麦克斯韦方程组结合,构造出可以模拟非局域效应的电磁时域求解方程组;引入辅助变量,对非局域效应的时域电磁求解方程组进行降阶处理;之后运用时域间断伽辽金法构造出方程组的空间半离散格式;然后结合方程组的变量形式以及边界条件,构造合适的数值通量形式;最后进行时间离散,通过时间迭代得到考虑非局域效应情况下的电磁场分布。本发明将广义非局域光学响应模型和时域间断伽辽金法有效结合,实现了纳米金属内部非局域效应的高效高精度求解。

    一种应用于PIC静电模型的电位有限元求解方法

    公开(公告)号:CN108280309B

    公开(公告)日:2021-12-03

    申请号:CN201810114106.2

    申请日:2018-02-05

    Abstract: 本发明属于粒子模拟PIC的数值模拟领域,具体涉及一种应用于PIC静电模型的电位有限元求解算法。本发明使用完全非结构化网格,该网格能够更好的拟合模型边界的形状,使得在复杂边界情况下PIC静电模型的电位求解具有更高的计算精度、更快的求解速度;将用于求解无源电磁场分布、热分析、力学分析等无粒子源问题的FEM求解电位的方法结合到典型的PIC方法中,在保持典型PIC方法的计算简单、快速的优良特性的同时,利用FEM得到更高的有限元计算精度;由于FEM方法既可以很好地匹配复杂边界,又可以根据模拟需要使用非均匀网格,且不受数值稳定性条件的限制,因此可以在保持计算精度的条件下,优化空间网格和时间步长,从而大幅地提高模拟效率。

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