电磁场并行计算

第一章　电磁场并行计算基础 1

1.1　硬件平台 2

1.1.1　依据指令与数据划分 2

1.1.2　依据存储方式划分 3

1.2　软件环境 5

1.3　并行算法 6

1.4　并行性能评测与影响因素 7

1.5　电磁场并行计算 8

1.6　小结 10

参考文献 10

第二章　UTD方法与并行计算 13

2.1　几何绕射理论简介 13

2.2.1　并行UTD方法 14

2.2　并行UTD方法与性能测试 14

2.2.2　性能测试与应用 17

2.3　小结 20

参考文献 21

第三章　PO方法与并行计算 22

3.1　雷达散射截面与物理光学方法 22

3.2　目标几何建模简介 24

3.3　基于平面三角形的PO方法 25

3.4　并行PO方法与性能测试 29

3.4.1　并行PO方法 29

3.4.2　性能测试与应用 32

3.5　小结 35

参考文献 35

4.2　RWG基函数 37

4.1　电场积分方程 37

第四章　RWG基矩量法与并行计算 37

4.3　矩量法解电场积分方程 39

4.3.1　矩阵方程 39

4.3.2　矩阵元素计算 41

4.3.3　积分运算次数 45

4.4　RWG基矩量法计算数据提取 46

4.5　列块矩阵填充与并行高斯消去法 47

4.5.1　列块矩阵填充 47

4.5.2　并行高斯消去法 49

4.5.3　性能测试与应用 52

4.6　棋盘块矩阵填充与并行CGN方法 55

4.6.1　矩阵、进程虚拟拓扑与CGN迭代算法 55

4.6.2　棋盘块矩阵填充 57

4.6.3　并行CGN算法 60

4.6.4　性能测试与应用 62

4.7　两种并行矩量法比较 63

4.8　小结 64

参考文献 64

第五章　线面连接模型与并行矩量法应用 65

5.1　线面连接结构 65

5.2　电场积分方程 66

5.3　基函数 66

5.3.1　导体基函数 67

5.3.2　导线基函数 67

5.3.3　连接域基函数 68

5.3.4　矢位和标位 71

5.4　检验过程与矩阵方程 72

5.4.1　检验过程 72

5.4.2　矩阵方程 76

5.5　并行矩量法 79

5.6　性能测试与应用 81

5.7　小结 84

参考文献 84

第六章 FDTD方法的基本原理 85

6.1　FDTD方法概况 85

6.2　差分方法 86

6.3　直角坐标系中的时域有限差分方法 88

6.3.1　麦克斯韦方程组 88

6.3.2　一维情形——Yee算法 89

6.3.3　三维情形——Yee算法 93

6.3.4　媒质参数处理 97

6.4　数值稳定性 99

6.4.2　Courant稳定性条件 100

6.4.1　时间离散间隔的稳定性要求 100

6.4.3　数值色散对空间离散间隔的要求 101

6.5　小结 103

参考文献 103

第七章 FDTD方法的几个关键问题 104

7.1　吸收边界条件 104

7.2　激励源 107

7.2.1　激励源的时频域信号形式 107

7.2.2　FDTD方法中激励源的实现 109

7.3　S参数提取 113

7.4　近远场变换 114

7.4.1　惠更斯原理 114

7.4.2　远场计算 116

参考文献 118

7.5　小结 118

第八章 FDTD方法与并行计算 120

8.1　并行FDTD方法 120

8.2　性能测试与应用 126

8.2.1 并行FDTD的仿真实例 126

8.2.2　并行FDTD的性能分析 130

8.2.3　并行FDTD的工程应用 133

8.3　小结 134

参考文献 134

第九章　高低频混合方法与并行计算 136

9.1　高低频混合方法简介 136

9.2　MoM-UTD混合方法与并行计算 137

9.3　迭代MoM-PO混合方法与并行计算 138

9.3.1　电流定义与求场公式 138

9.3.2　迭代MoM-PO混合方法 139

9.3.3　并行迭代MoM-PO方法 141

9.4　性能测试与应用 142

9.5　小结 145

参考文献 146

附录A　简单PC Cluster的组建与应用 148

A.1　PC Cluster的一般架构 148

A.2　PC Cluster的组建与应用实例 149

A.2.1　硬件平台 149

A.2.2　软件安装与设置 150

A.2.3　MPI并行程序的运行方法 151

参考文献 154

附录B　并行FDTD程序实例 155

参考文献 167