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首页> 中文会议>2014全国高性能计算学术年会 >求解Boltzmann模型方程高性能并行算法在航天跨流域空气动力学应用研究

求解Boltzmann模型方程高性能并行算法在航天跨流域空气动力学应用研究

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确立描述各流域三维复杂高超声速流动输运现象统一的Boltzmann模型方程构造直接捕捉气体分子速度分布函数演化更新的气体动理论耦合迭代数值格式,提出求解Boltzmann模型方程统一算法大规模并行计算数学模型.研究基于物理空间与速度空间两相六维空间区域分解并行计算技术,推导气体动理论数值方法区域分解并行计算策略数据通信表达式,建立求解Boltzmann模型方程大规模并行计算方案;研究数据并行分布与并行执行特征,开展大规模并行化程序设计,并在小、中、大规模64～1024、1440～7920、512～32768CPU及异构计算机500～45000、3125～112500进程并行算法测试,建立稳定运行于国产千万亿次超级计算机高性能可扩展大规模并行算法与航天器再入跨流域复杂气动力/热绕流问题并行化软件应用平台.通过对稀薄流到连续流不同Knudsen数、高低不同马赫数可重复使用返回式卫星飞行器、翼身组合大尺度复杂飞行器跨流域气动力/热绕流环境大规模并行计算与算法验证,计算结果与有关实验数据、DSMC模拟值及相关理论分析吻合很好,研究揭示飞行器再入跨流域不同高度高超声速复杂绕流现象与气动力/热变化规律,提供一个通过大规模并行数值求解介观Boltzmann模型方程,可靠模拟航天器再入从高稀薄自由分子流到连续流跨流域高超声速气动力、热问题统一算法高性能并行计算解决国家需求应用研究方向.

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