基于内外子区域划分的高阶精度CFD程序异构并行算法

对计算流体力学(CFD)程序CNS提出一种Offload模式下基于内外子区域划分的异构并行算法,结合结构化网格下有限差分计算和四阶龙格库塔方法的特点,引入ghost网格点区域,设计了一种ghost区域收缩计算策略,显著降低了异构计算资源之间的数据传输开销,负载均衡时CPU端的计算与MPI通信完全和加速器端的计算重叠,提高了异构协同并行性。推导了保证计算正确性的ghost区域的参数,分析了负载均衡的条件。在“CPU(Intel Haswell Xeon E5-2670 12 cores ×2)＋加速器(Xeon Phi 7120A ×2)”的服务器上测得该算法较直接将任务子块整体迁至加速器端计算的异构算法性能平均提升5.9倍,较MPI/OpenMP两级并行算法使用24个纯CPU核的性能,该算法使用单加速器时加速1.27倍,使用双加速器加速1.45倍。讨论和分析了性能瓶颈与存在的问题。     

弹载相控阵雷达高精度近场测试平台优化设计

在相控阵雷达近场测试中,高精度的测试平台是其重要的组成部分,为了满足当前相控阵雷达高精度的测量需求,根据近场测试的特点和要求,设计开发了由旋转电机、滚珠丝杠、直线光栅尺等关键器件组成的高精度水平扫描架,连同激光传感器、运输机构和控制机一起组成了这个精度高、性能稳定的测试平台,通过测试得出X轴和Y轴重复定位精度优于0.01 mm,优于国内同等规模近场测试平台,可以满足工程应用中的高精度测量要求。     

五阶HWCNS在低速复杂流场中的应用

采用五阶精度显式混合加权紧致非线性格式求解雷诺平均NS方程;利用多块对接结构网格技术,对30P-30N多段翼型进行网格收敛性研究。在不考虑转捩的情况下,采用SA一方程湍流模型研究混合加权紧致非线性格式与二阶精度MUSCL格式对该翼型压力分布和典型站位速度型的影响,并与实验结果进行对比分析。采用混合加权紧致非线性格式和SA一方程湍流模型模拟梯形翼高升力构型低速复杂流场,通过对总体气动特性和压力分布的分析,探讨五阶精度显式混合加权紧致非线性格式在低速复杂外形流动中的应用能力。结果表明,对30P-30N三段翼型,采用全湍流模拟方法可以得到较好的压力分布;对梯形翼高升力构型,在附着流和边界层小分离情况下混合加权紧致非线性格式有较好的模拟能力。     

含新型间断探测器的混合WCNS格式在间断无粘可压流的应用

为了让高精度数值格式在含间断和小尺度涡等复杂结构的超声速无粘可压缩流动情况下,仍能鲁棒地捕捉激波并快速得到流场高保真的模拟结果,研究了以子模板导数组合为基础的光滑度量算法,构造了精度与鲁棒性兼顾的新型间断探测器,使间断识别对小尺度涡也具有高分辨率;研究了混合加权紧致非线性格式(weighted compact nonlinear scheme, WCNS)方法,对流场中的光滑与间断区域分别使用线性与非线性加权格式求解,从而克服单一非线性格式在光滑区分辨率难以达到设计精度的问题。数值实验表明,使用新型间断探测器的混合WCNS格式对一维、二维Euler方程模拟结果良好,并且相比于在全流场使用局部特征分解的原始WCNS方法有计算效率的提高。     

一种新型高精度低功耗守时芯片

以测时测距体制为基础的定位系统中,提高时间精确度是改善导航接收机性能的一个关键因素。然而,在便携或手持式导航设备中,现有的守时芯片难以在低功耗的条件下实现高计时精度。针对上述矛盾,本文提出了一种全新的守时芯片电路结构,通过直接温度补偿计时,以及低功耗连续工作和高功耗间歇突发工作相结合,实现了优于0.5ppm级别的守时精度和低于200μW待机功耗,可替换传统音叉型RTC芯片,提高便携或手持式导航设备性能。     

用于有限体积法的中心WENO混合格式

通过理论推导得到6阶中心格式与5阶WENO格式相结合的混合格式(CWENO6格式),为了提高有限体积法中高精度格式的计算效率,引入3阶MUSCL反卷积方法以取代传统有限体积法中的反卷积方法。通过不同的算例比较了CWENO6格式与WENO5格式的数值表现。结果表明,相比于传统的WENO5格式,在网格量相同的前提下,由于数值耗散较小,CWENO6格式对流动细节的描述更为准确,为有限体积法模拟三维多尺度复杂提供了一种更为有效的方法。     

高精度有限体积法与间断有限元法的比较研究

本文通过数值算例,比较了高精度有限体积法以及间断有限元法在求解不同问题时表现。研究发现：在精度相同的条件下,间断有限元法的计算误差要明显小于有限体积法;间断有限元法的重构过程与高精度有限体积法相比较为简单,但高阶情形下解多项式的自由度较多并且需要计算体积分,因此整个求解时间较长;在同样精度条件下,高精度有限体积法的计算效率要明显高于间断有限元法。降低时间积分时解多项式的自由度数目是实现高精度算法在实际问题中应用的重要手段。     

基于改进Radon-wigner变换的微弱目标加速度估计算法

针对已有Radon-Wigner变换（RWT）对线性调频连续波（linear frequency modulated continuous wave,LFMCW）雷达目标加速度估计计算复杂高、精度低的问题,提出了一种改进的RWT算法。该算法通过熵值法得到加速度的粗估计,对RWT结果求二阶原点矩减小搜索计算量,并且提出了RWT插值方法,将其应用到迭代RWT中用于提高加速度估计精度。实验结果表明,该算法在低信噪比的情况下可以准确检测出匀加速微弱目标,计算量较小且精度较高。