用于超電大散射計(jì)算MLFMA并行化及其關(guān)鍵問題的研究.pdf

1、科技的迅速發(fā)展使得電磁波高頻應(yīng)用越來越廣泛,在計(jì)算電磁學(xué)領(lǐng)域中電大、超電大目標(biāo)的電磁散射特性分析伴隨著工程需求越來越重要;多層快速多極子方法作為電磁問題分析的快速算法,以其求解復(fù)雜度低、計(jì)算精度高等優(yōu)點(diǎn)成為分析電大尺寸散射輻射問題的重要手段和研究熱點(diǎn)。本文重點(diǎn)研究了多層快速多極子基于OpenMP的細(xì)粒度多線程并行以及基于MPI的粗粒度多進(jìn)程并行;同時(shí)考慮到高階基函數(shù)在保持計(jì)算精度和收斂性的前提下僅僅需要更少的未知量和內(nèi)存需求,進(jìn)一步將高

2、階基函數(shù)引入到并行化的多層快速多極子程序中,提高在相同計(jì)算平臺(tái)上求解電大、超電大目標(biāo)電磁散射特性的能力。金屬介質(zhì)混合結(jié)構(gòu)的電磁散射特性分析對(duì)軍用目標(biāo)的隱身特性分析至關(guān)重要,因此本文還將基于體面積分方程的數(shù)值分析方法加到到多層快速多極子的并行化中,為更快更好的研究目標(biāo)的電磁散射特性分析做了有效地鋪墊。
　　首先,本文簡(jiǎn)要介紹一下應(yīng)用多層快速多極子算法的理論基礎(chǔ)—矩量法,闡述并行計(jì)算過程需要的軟硬件環(huán)境;具體講述開發(fā)過程中所使用的基于

3、 MPI和OpenMP的編程模型以及衡量并行效率的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。
　　其次,本文詳細(xì)分析了求解積分方程過程中加速矩矢相乘的多層快速多極子方法。針對(duì)并行算法的程序開發(fā),從基函數(shù)的判定到多層模型的建立,再到附近組阻抗、轉(zhuǎn)移因子等預(yù)處理的完成,以及最終的矩矢相乘迭代過程的實(shí)現(xiàn),一一進(jìn)行了有效的分析,為獲得高效的計(jì)算速度以及充分的并行度,做了大量有效的工作。如基函數(shù)判定實(shí)現(xiàn)了MPI和OpenMP兩級(jí)并行,轉(zhuǎn)移因子針對(duì)位于過渡層上下的區(qū)別分別對(duì)