LARED-H程序中光路计算的并行化

一、LARED-H程序中光路计算的并行化（论文文献综述）

汪超^[1]（2014）在《CUDA架构下激光间接驱动辐射对称性高效并行分析算法研究》文中研究说明激光间接驱动惯性约束聚变（ICF）是实现受控热核聚变的重要方法之一，已成为各个国家的重点研究领域。数值模拟惯性约束聚变的实验过程，可以提高实验效率。间接驱动辐射对称性是判断实验过程中内爆点火是否成功的一个关键指标。为满足对称性分析中更高的精度要求，需要对靶表面进行密集的网格划分，从而导致数值模拟过程耗时较长。本文对如何准确、高效地实现激光间接驱动辐射对称性分析进行了研究。对称性分析需先对靶表面进行网格离散，然后建立能量平衡模型进行求解。为了达到较高的计算精度，网格划分往往较为密集，从而导致能量平衡模型规模巨大，CPU串行求解耗时较长。针对这一问题，本文提出了CUDA架构下的雅克比迭代并行算法，通过网格单元辐射能流的雅克比迭代求解过程到GPU各运算线程的映射，实现了能量平衡模型的高效求解。同时，在能量平衡模型构建过程中，视角因子的计算次数较多，利用GPU多处理器的协同求解技术，实现了视角因子的快速计算，加速了模型的构建。为了验证并行算法的效率和准确性，选择了几个典型的神光装置靶模型案例进行分析。通过与CPU计算结果对比，当网格离散规模达到106时，加速比高达1000以上，同时，GPU相对于CPU的计算结果误差在10-9左右。应用上述研究成果，将本文的CUDA架构下的并行算法集成到ICF仿真软件IRAD3D中，实现了软件中激光间接驱动ICF能量平衡模型的并行加速求解，具有良好的工程应用前景。

赵权^[2]（2013）在《激光间接驱动靶丸辐射对称性GPU并行算法研究》文中提出激光间接驱动惯性约束聚变中，控制靶丸表面辐射对称性是实现可控核聚变点火成功的关键任务。数值模拟靶丸内爆物理过程以评价其表面辐射对称性的好坏，可以优化靶设计，提高实验效率。但仿真模型结构的复杂化和数值计算的密集化严重阻碍了仿真分析的进行。本文围绕如何准确、高效地计算靶丸辐射驱动对称性进行了系统地分析和研究。计算靶丸表面能流分布是对称性分析以及对束-腔-靶位形参数优化的前提，目前主要使用视角因子求解。视角因子的解析法具有速度快但普适性低的特点，而离散化解法适用于各种腔靶结构和辐照条件。以两区均匀等效模型为基础，对辐射面进行三维网格离散后，分析了靶丸接受辐射能量的计算过程。针对其中出现的腔壁自身遮挡问题，利用四叉树结构对靶离散单元进行层次化表示，再依据包围盒的相交判断快速剔除遮挡单元。离散化的网格单元导致了计算量的急剧增加，数值计算时间大大延长。并行技术是提供高性能计算的重要途径，而实现了CPU/GPU协同处理的CUDA出现使得并行计算更加经济高效。本文提出了一种在快速遮挡剔除下基于CUDA的靶丸辐射能流并行计算方法。在对三维离散视角因子算法并行性分析基础上，依据CUDA编程模型，将单元视角因子计算和遮挡检测过程映射至GPU各运算线程，完成了算法的CUDA并行化。选择不同仿真模型进行数值实验，对算法的准确性和效率进行验证与分析。视角因子归一性和对比解析解，验证了算法有效性。对比CPU的计算结果表明，在保证计算精度的同时，基于CUDA的求解算法获得了令人满意的加速效果。最后介绍基于本文算法开发的靶丸辐射对称性及可视化软件的系统结构和功能模块，并给出了软件在神光-Ⅲ原型装置中对称性优化的工程实例。

吕信,莫则尧^[3]（2011）在《基于光路追踪法的激光能量沉积并行计算》文中进行了进一步梳理在激光驱动惯性约束聚变的数值模拟中,通常使用光路追踪法来计算激光能量沉积。为了适应大规模、高效率的数值模拟需要,本文提出了分组流水线的光路追踪并行策略,能够充分提高大量光线在区域分解网格下的并行性。

吕信^[4]（2009）在《激光能量沉积光路追踪法及其并行化》文中研究指明在激光驱动惯性约束聚变的数值模拟中,通常使用光路追踪法来计算激光能量沉积。它是把一束激光划分为大量的光线,然后根据每条光线通过物理求解域的路径和状态来计算能量沉积。本文讨论采用光路追踪法计算激光能量沉积的方法、实施过程中需要解决的实际问题。首先介绍了光路追踪法的基本思想,给出了一般的光路方程、激光能量沉积公式、激光脉冲强度的时间和空间分布模型,分别讨论了二维直角坐标和二维柱坐标下的激光能量沉积计算。其次,对已有光路追踪模块做了一些改进,如将计算节点电子数密度的插值方法改为双线性插值；增加了直线型的真空光路模型,给出了与双曲型模型的不同应用特点；为计算激光驱动产生X光激光的应用增加了线聚焦的计算模型。在此基础上,我们编制了一个新的三维光路追踪程序,可以计算任意方向的光线通过网格的轨迹,能够更准确地模拟真实的激光光束在柱型腔靶中的三维散射,提高了数值精度和计算效率,并设计了数据输入输出、光线绘制的可视化接口以便于分析模拟结果。编制的程序模块已经用于研究工作,在应用中取得了良好的效果。为了适应大规模、高置信度的数值模拟需要,本文还讨论了光路追踪法的并行策略,给出了一种分组流水线的光路追踪并行算法,并予以实施,结果表明它能够充分提高大量光线在区域分解网格下的并行性,使得大规模并行计算时的效率比未分组流水线方法提高百分之三十以上。

翟传磊,裴文兵,古培俊,成娟^[5]（2007）在《LARED-H程序进展介绍》文中研究指明LARED 系列程序是由北京应用物理与计算数学所研制,用于惯性约束聚变数值模拟的二维系列程序,现具有分段模拟惯性约束聚变主要物理过程的数值模拟能力,其中 LARED—H 程序主要模拟激光靶耦合问题。激光靶耦合问题是激光驱动惯性约束聚变研究的基础,包括激光吸收、X 光转换、电子和辐射烧蚀、非平衡原子过程及辐射流体力学等过程,各物理过程相互耦合,物理现象错综复杂。

勇珩,袁国兴,段庆生^[6]（2003）在《LARED-H程序中光路计算的并行化》文中提出 §1.引言 在激光腔靶耦合的数值模拟中,激光的传播与吸收是十分重要的部分之一。为了得到高效的激光聚变,激光入射的排布设计有一环,两环,三环激光。图1为两环激光与腔靶耦合的示意图。用LARED-H进行腔靶计算,一环光路（500根光线）时,在一个时间步长上,光路部分占总计算时间的一半左右,三环光路（1500根光线）时,光路部分占总计算时间的

二、LARED-H程序中光路计算的并行化（论文开题报告）

（1）论文研究背景及目的

此处内容要求：

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例：

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

（2）本文研究方法

调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、LARED-H程序中光路计算的并行化（论文提纲范文）

（1）CUDA架构下激光间接驱动辐射对称性高效并行分析算法研究（论文提纲范文）

（2）激光间接驱动靶丸辐射对称性GPU并行算法研究（论文提纲范文）

（3）基于光路追踪法的激光能量沉积并行计算（论文提纲范文）

（4）激光能量沉积光路追踪法及其并行化（论文提纲范文）

（6）LARED-H程序中光路计算的并行化（论文提纲范文）

四、LARED-H程序中光路计算的并行化（论文参考文献）

• [1]CUDA架构下激光间接驱动辐射对称性高效并行分析算法研究[D]. 汪超. 华中科技大学, 2014(10)
• [2]激光间接驱动靶丸辐射对称性GPU并行算法研究[D]. 赵权. 华中科技大学, 2013(06)
• [3]基于光路追踪法的激光能量沉积并行计算[J]. 吕信,莫则尧. 计算机工程与科学, 2011(03)
• [4]激光能量沉积光路追踪法及其并行化[D]. 吕信. 中国工程物理研究院, 2009(03)
• [5]LARED-H程序进展介绍[A]. 翟传磊,裴文兵,古培俊,成娟. 全国计算物理学会第六届年会和学术交流会论文摘要集, 2007
• [6]LARED-H程序中光路计算的并行化[J]. 勇珩,袁国兴,段庆生. 数值计算与计算机应用, 2003(04)

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