基于曲三角貼片離散的多層快速多極子方法并行化研究.pdf

1、超電大尺寸目標(biāo)電磁散射特性分析方法的研究是雷達(dá)目標(biāo)特性領(lǐng)域中一項(xiàng)重要的課題，它在雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，微波遙感，戰(zhàn)斗機(jī)隱身設(shè)計(jì)，目標(biāo)成像與識(shí)別等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。 作為積分方程的高效算法，多層快速多極子方法(MLFMA)已廣泛用于電大尺寸目標(biāo)電磁散射特性分析，但對(duì)于超電大尺寸目標(biāo)電磁散射問(wèn)題的求解，由于其計(jì)算量和存儲(chǔ)量巨大而無(wú)法在單機(jī)上完成，因此將多層快速多極子方法與并行技術(shù)相結(jié)合是求解超電大尺寸電磁散射問(wèn)題的有效途徑；此外，并行技

2、術(shù)還可以進(jìn)一步提高計(jì)算效率，從而實(shí)現(xiàn)電大尺寸電磁散射問(wèn)題的快速求解。 為了精確高效地求解超電大尺寸目標(biāo)電磁散射問(wèn)題，本文首先考察了三種基函數(shù)的精度；然后研究了轉(zhuǎn)移項(xiàng)的快速計(jì)算及近區(qū)組阻抗的優(yōu)化存儲(chǔ)；接著研究了并行多層快速多極子方法中通信的處理，比較了MPI通信庫(kù)中的兩種通信方式，確定非阻塞通信做為主要的通信方式，設(shè)計(jì)了兩種基于非阻塞通信的通信方法，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算與通信的重疊以提高并行效率；研究了任務(wù)的劃分和負(fù)載均衡的實(shí)現(xiàn)；此外，還研

3、究了廣義最小殘差迭代方法的并行處理及塊對(duì)角預(yù)條件的并行化；最終開(kāi)發(fā)出具有國(guó)內(nèi)自主版權(quán)的基于曲三角貼片離散的并行多層快速多極子程序，并對(duì)該程序進(jìn)行了性能測(cè)評(píng)，考察了其并行效率。作為超電大尺寸目標(biāo)散射求解的算例，在SGI 0350 Server上用8個(gè)CPU求解了未知量將近5，300，000，電尺寸高達(dá)100個(gè)波長(zhǎng)的金屬球電磁散射問(wèn)題。最后還應(yīng)用并行多層快速多極子方法快速求解了VFY218飛機(jī)在1 GHz平面波照射下的雙站雙極化RCS，證明