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jasmin框架中多块结构网格拼接并行计算及其应用

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计算机工程与科学 2012年第8期34卷 69-74页

作者：郭红莫则尧张爱清北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室北京100094

基于jasmin框架,本文设计了多块结构网格拼接的并行算法并研制了相应的软件模块。该模块设计实现了网格块间关系统一描述算法,及网格片间统一通信调度策略,从而有效解决了多块结构网格拼接并行计算中的通信性能瓶颈问题。同时,该模块封... 详细信息

基于jasmin框架,本文设计了多块结构网格拼接的并行算法并研制了相应的软件模块。该模块设计实现了网格块间关系统一描述算法,及网格片间统一通信调度策略,从而有效解决了多块结构网格拼接并行计算中的通信性能瓶颈问题。同时,该模块封装了数据分布存储、数据通信等并行计算细节,提供了规范接口,能够支撑用户简便地实现多块结构网格拼接并行计算。数值测试表明,该模块具有很好的并行性能,可以支撑应用程序扩展到上千核。

关键词：多块结构网格并行计算 jasmin框架

基于jasmin框架的抛物方程有限差分解法并行计算及其应用

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强激光与粒子束 2015年第8期27卷 169-175页

作者：张青洪廖成李瀚宇周海京刘强盛楠西南交通大学电磁场与微波技术研究所成都610031 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

抛物方程有限差分解法的网格步长严格受波长限制,在求解城市小区电波传播问题时,计算速度明显变慢,为此,基于jasmin框架研究了抛物方程有限差分解法的并行方法,通过将同一步进面划分成多个网格片,并分配到不同的处理器进行运算,实现了... 详细信息

抛物方程有限差分解法的网格步长严格受波长限制,在求解城市小区电波传播问题时,计算速度明显变慢,为此,基于jasmin框架研究了抛物方程有限差分解法的并行方法,通过将同一步进面划分成多个网格片,并分配到不同的处理器进行运算,实现了抛物方程有限差分解法的并行计算。与解析解的对比验证了并行程序的正确性,同时通过实例分析了并行程序的高效性,算例表明,抛物方程有限差分解法的求解效率得到了有效的提高。最后,模拟和分析了某一电信基站天线在包含9栋规则建筑物的城市小区环境中的电磁特性,结果表明,该方法能够得到基站在空间各处的信号覆盖强弱,可以为基站选址提供参考。

关键词：抛物方程有限差分解法 jasmin框架并行计算城市小区

基于jasmin框架的辐射流体与粒子输运耦合计算

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计算物理 2012年第2期29卷 205-212页

作者：任健魏军侠曹小林北京应用物理与计算数学研究所北京100094

基于jasmin框架的"联邦计算",将两个串行程序辐射流体RH2D与粒子输运Sn2D作为独立"邦元"耦合连接,形成的集成程序RHSn2D可以采用数千处理器并行模拟多物理耦合问题.集成程序RHSn2D中的邦元具有各自独立的网格划分与并行算法,同时借助框... 详细信息

基于jasmin框架的"联邦计算",将两个串行程序辐射流体RH2D与粒子输运Sn2D作为独立"邦元"耦合连接,形成的集成程序RHSn2D可以采用数千处理器并行模拟多物理耦合问题.集成程序RHSn2D中的邦元具有各自独立的网格划分与并行算法,同时借助框架技术,可以屏蔽邦元间的并行数据传递.算例表明,对于应用问题规模(90 720个网格单元,辐射流体100个Patch,粒子输运2 835个Patch,Sn方向48,16群),集成程序RHSn2D采用1 024个处理器可以达到36%的并行效率.

关键词：辐射流体粒子输运多物理耦合 jasmin框架并行计算

基于jasmin框架的区域大气模式并行程序开发及试验

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计算物理 2017年第1期34卷 47-60页

作者：徐幼平程煜峰王斌郭红普业程锐中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京应用气象研究所中国科学院大学解放军78127部队北京应用物理和计算数学研究所

以自主研制的区域中尺度暴雨大气模式为研究对象,基于jasmin并行编程框架,建立构件化、层次化的区域大气模式大规模高效并行程序,并针对典型天气实例,对模式并行计算程序的正确性、并行性能及高分辨率模拟效果进行验证.结果证明,基于JAS... 详细信息

以自主研制的区域中尺度暴雨大气模式为研究对象,基于jasmin并行编程框架,建立构件化、层次化的区域大气模式大规模高效并行程序,并针对典型天气实例,对模式并行计算程序的正确性、并行性能及高分辨率模拟效果进行验证.结果证明,基于jasmin框架的新模式程序与原串行模式具有很好的计算一致性,其不仅能保持原有模式良好的预报效果,且能显著提升模式大规模并行计算性能和可扩展性,在进一步提高模式分辨率后能得到更好的预报结果.

关键词： AREM模式 jasmin框架并行计算二维剖分并行效率

基于jasmin框架的快速多极子并行解法器

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中国科学：信息科学 2010年第9期40卷 1187-1196页

作者：曹小林莫则尧刘旭徐小文张爱清北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室

快速多极子方法将N体问题的计算复杂度从O(N2)降到O(NlogN)或O(N),已应用于电磁散射和位错动力学等领域.在将快速多极子方法分离为共性和个性两部分后,设计了可供多个领域应用程序共享使用的快速多极子并行解法器,并在jasmin框架内实现... 详细信息

快速多极子方法将N体问题的计算复杂度从O(N2)降到O(NlogN)或O(N),已应用于电磁散射和位错动力学等领域.在将快速多极子方法分离为共性和个性两部分后,设计了可供多个领域应用程序共享使用的快速多极子并行解法器,并在jasmin框架内实现.该解法器封装共性部分,提供抽象接口支持用户按串行方式实现个性部分.共性部分包括多个网格层的分布存储、层间和层内数据通信以及组织计算等.个性部分包括与应用紧密相关的多极展开和局部展开以及转移算子等.该解法器已应用于两个领域的并行程序.数值模拟测试表明,它在1024个处理器上的并行效率可达到80%以上.

关键词：快速多极子方法 N体问题 jasmin框架并行解法器

基于jasmin框架结构的并行多层快速多极子算法及应用研究

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基于JASMIN框架结构的并行多层快速多极子算法及应用研究

作者：温彬电子科技大学

学位级别：硕士

三维目标电磁问题的快速分析一直是计算电磁学研究的热点。本文围绕多层快速多极子算法(MLFMA)开展了一系列优化研究及并行处理,并采用优化的并行算法分析求解三维复杂电大目标电磁散射和辐射问题。本文首先介绍了用于金属目标电磁散射... 详细信息

三维目标电磁问题的快速分析一直是计算电磁学研究的热点。本文围绕多层快速多极子算法(MLFMA)开展了一系列优化研究及并行处理,并采用优化的并行算法分析求解三维复杂电大目标电磁散射和辐射问题。本文首先介绍了用于金属目标电磁散射问题分析的表面积分方程方法及其求解方法——矩量法,并详细阐述了基于矩量法的快速求解方法——快速多极子方法和多层快速多极子方法的基本原理和步骤。其次,本文研究了多层快速多极子方法中的优化策略。通过修正多极子模式数,减少角谱方向数目,从而在保证计算精度的情况下,减小内存存储量和计算时间。利用聚合配置因子的角谱对称性,使得电场积分方程(EFIE)的聚合配置因子内存存储量降为原来四分之一,而混合场积分方程(CFIE)为原来一半。本文还对插值技术做了分析研究,实现了高斯插值和拉格朗日插值技术的优化,并对这两种插值技术在改善插值前后对目标雷达散射分析做误差分析。再次,本文研究了用于多层快速多极子方法中的预条件技术。本文通过在广义最小残差(GMRES)迭代方法中加入块对角(BD)和稀疏近似逆(SAI)预条件,加速积分方程中的迭代收敛,并比较这两种预条件技术的具体构造代价和加速效果。接着,本文研究了并行的多层快速多极子算法,用于电大复杂目标电磁分析。首先实现了基于共享式内存的OpenMP标准的并行多层快速多极子,并分析了其并行效率。其次将属于非结构网格的多层快速多极子算法移植到结构网格的jasmin框架,利用框架可移植性和可扩展性高、负载平衡好的优点,实现了分布式内存结构的并行,并用于电磁特性分析研究,同时做了并行效率分析。并行程序采用C++/Fortran混合编程,双精度数据结构存储,实现高性能计算。最后,将基于jasmin框架结构的并行MLFMA用于电磁散射和辐射问题的分析,并将数值结果与解析解、商业软件仿真结果以及基于OpenMP并行的MLFMA计算结果比较,比较结果表明了并行算法的可靠性。

关键词：多层快速多极子方法电大目标预条件并行化 jasmin框架

基于jasmin框架的辐射流体与粒子输运耦合计算

同方学位论文库评论

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基于JASMIN框架的辐射流体与粒子输运耦合计算

AECSC-jasmin湍流燃烧仿真软件研发和检验

第十六届全国流体力学数值方法研讨会2013

作者：任健魏军侠曹小林北京应用物理与计算数学研究所

＜正＞在应用研究领域中,许多复杂物理问题通常由多个不同种类的物理过程耦合构成,其数值模拟需要将相应的多个应用程序耦合在一起共同完成。然而,多物理耦合集成程序的研制难度大、周期长,耦合模式的扩展性差,程序并行化研究滞后,这些... 详细信息

＜正＞在应用研究领域中,许多复杂物理问题通常由多个不同种类的物理过程耦合构成,其数值模拟需要将相应的多个应用程序耦合在一起共同完成。然而,多物理耦合集成程序的研制难度大、周期长,耦合模式的扩展性差,程序并行化研究滞后,这些因素大大制约了集成程序在实际应用问题的数值模拟研究。为了改进ICF数值模拟研究中传统的程序研究模式,北京应用物理与计算数学研究所自2004

关键词：辐射流体粒子输运多物理耦合 jasmin框架并行计算

来源： cnki会议评论

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航空学报 2021年第12期42卷 122-134页

作者：王方王煜栋姜胜利陈军唐军徐华胜李象远邢竞文高东硕金捷北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 中国燃气涡轮研究院成都610599 四川大学化学工程学院成都610065

航空发动机燃烧室几何结构复杂,湍流和化学反应存在强烈非线性相互作用,需要对流动和燃烧及其相互作用进行高精度高时空分辨率的刻画,目前燃烧室湍流燃烧数值模拟仍然是高难度的瓶颈问题之一。介绍了由北京航空航天大学航空发动机数值... 详细信息

航空发动机燃烧室几何结构复杂,湍流和化学反应存在强烈非线性相互作用,需要对流动和燃烧及其相互作用进行高精度高时空分辨率的刻画,目前燃烧室湍流燃烧数值模拟仍然是高难度的瓶颈问题之一。介绍了由北京航空航天大学航空发动机数值仿真研究中心、北京应用物理与计算数学研究所和中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心联合研发的AECSC-jasmin软件主要框架、算法以及针对该软件的算例检验。在Sandia射流火焰、支板火焰和单头部燃烧室检验算例中,对比实验数据,射流和支板火焰预测结果与实验值一致;支板算例的平均相对误差在15%之内;单头部燃烧室模拟结果符合物理实际,总压损失与实验值基本吻合。说明AECSC-jasmin软件可用于复杂结构高分辨率高精度湍流燃烧数值模拟。

关键词：航空发动机燃烧室大涡模拟(LES) 概率密度函数输运方程湍流燃烧模型(TPDF) AECSC软件 jasmin框架数值模拟

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数据驱动并行计算的3层软件架构设计及应用

计算机研究与发展 2014年第11期51卷 2538-2546页

作者：张爱清莫则尧杨章北京应用物理与计算数学研究所北京100094 计算物理重点实验室北京100094

数据驱动并行计算是科学与工程计算中普遍存在的一类计算,其执行通常依赖于数据流有向图.在实际应用中,结点调度、数据通信和数值计算紧耦合并发执行,较难解耦编程,这给应用软件的协同研制和代码复用带来困难.借助于统一形式的数据流有... 详细信息

数据驱动并行计算是科学与工程计算中普遍存在的一类计算,其执行通常依赖于数据流有向图.在实际应用中,结点调度、数据通信和数值计算紧耦合并发执行,较难解耦编程,这给应用软件的协同研制和代码复用带来困难.借助于统一形式的数据流有向图并行算法框架,分无环有向图调度、无环有向图建模和数值计算3个层次,设计了软件体系结构,实现于并行自适应结构网格应用支撑软件(J parallel adaptive structured mesh applications infrastructure,jasmin)框架的通量扫描积分构件中,有力地支持了结点调度、数据通信和数值计算的解耦编程.研究成果成功应用于科学计算中典型的中子输运计算,典型的代码开销测试和2 048个处理器核的并行性能测试表明,软件架构及其构件化实现是有效的.

关键词：数据驱动并行计算无环有向图 jasmin框架软件体系结构解耦