并行FDTD在光子晶體和生物組織分析中的應(yīng)用.pdf

1、隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展,時域有限差分算法(FDTD)已廣泛應(yīng)用于波導(dǎo)、同軸線、微帶天線的研究中。FDTD在進行網(wǎng)格離散時需要滿足數(shù)值色散和對離散間隔的要求,這使得FDTD法在模擬電大尺寸和復(fù)雜結(jié)構(gòu)物體問題的時候需劃分?jǐn)?shù)量龐大的網(wǎng)格,進而帶來計算耗時過長和單機內(nèi)存難以提供足夠的存儲空間的難題,在此情況采用并行FDTD方法是解決FDTD方法運算效率低、單機內(nèi)存消耗大的重要途徑。
　　 本文首先介紹了并行技術(shù)、MPI消息傳遞機制。在

2、此基礎(chǔ)上,在實驗室局域網(wǎng)環(huán)境下,建立一個基于Windows XP系統(tǒng)的并行程序設(shè)計及運行環(huán)境,所使用的編程語言為FORTRAN90。在并行環(huán)境的基礎(chǔ)上,通過區(qū)域分割,將FDTD計算區(qū)域分割成多個子域分別進行計算,各個子區(qū)域在邊界處與其相鄰的子區(qū)域進行切向場值的傳遞,從而實現(xiàn)FDTD并行計算,進而實現(xiàn)了一維、二維、三維FDTD并行算法。
　　 本論文第四章介紹了四種計算色散介質(zhì)的FDTD算法的改進算法,通過計算一維非磁化冷等離子體

3、平板的反射系數(shù)、透射系數(shù)和對等離子體特性的模擬,驗證了并行環(huán)境和四種FDTD并行算法的有效性。并將這四種并行FDTD方法的雙機加速比和并行效率進行了比較,進而得出:頻依時域有限差分方法相對其他三種方法雙機并行時間短,而傳統(tǒng)的Z變換法并行效率高。接著將幾種并行算法分別用在左手材料、等離子體光子晶體特性的模擬上。
　　 本論文第五章在對二維并行算法的有效性進行驗證的基礎(chǔ)上,仔細研究了不同計算復(fù)雜度和節(jié)點數(shù)對并行效率、并行加速比的影響