直接模拟蒙特卡洛计算的并行算法研究

发布时间：2020-06-15 12:55

【摘要】： 直接模拟蒙特卡洛方法(DSMC)是基于气体动力学理论研究气体流动问题的有效方法。DSMC能仿真气体分子的运动和相互碰撞,从而可以用来研究声波在气体中的传播特性。DSMC又具有天然的数据并行性,适合通过并行计算来解决其计算困难的问题。目前,DSMC的并行化问题是研究人员的一个研究课题,其仿真条件、仿真工具和并行算法都各有不同。 本文首先分析了采用DSMC方法研究声波传播问题的原因。DSMC方法具有物理思路清晰、真切反映物理规律、仿真范围宽和易于编程实现等特点,是研究声波的衰减特性的重要方法。 本文随后介绍了并行计算的理论,在各种专用和通用的并行计算机系统中,重点分析了PC机群系统的原理与特点。并行计算理论的主要内容是并行计算模型的建立、并行通信和同步以及并行算法的性能度量等问题。 使用MATLAB分布式计算工具箱和分布式计算引擎来实现DSMC的并行算法是本文采用的并行计算方法。文中详细说明了MDCE的配置和使用方法及DCT的工作原理,在分析了串行DSMC算法的基础上,提出了适用于MATLAB仿真的并行DSMC算法。 本文最后分析了利用MATLAB实现并行DSMC算法的仿真结果,对比了改变工作者数量对仿真效率的影响和改变计算机群的配置对仿真效率的影响,分析了影响并行DSMC算法的因素,对算法提出了进一步改进方案。可以看到,采用MATLAB的仿真结果是比较令人满意的。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TP338.6
【图文】：

图 6-1 DSMC 仿真结果：不同时刻声波压强的变化曲线将声波压强的时域曲线做离散傅里叶变换，得到的就是混合气体中不同频率声强随时间变化的曲线，如图 6-2 所示。

图 6-1 DSMC 仿真结果：不同时刻声波压强的变化曲线将声波压强的时域曲线做离散傅里叶变换，得到的就是混合气体中不同频率声强随时间变化的曲线，如图 6-2 所示。图 6-2 DSMC 仿真结果：不同频率声波压强随时间变化曲线图 6-3 就是最后仿真得到的不同频率声波的衰减系数图。

【引证文献】

相关博士学位论文 前1条

1 杨金刚;大规模电力系统的分区仿真算法研究[D];天津大学;2010年

本文编号：2714443