并行的混合间断伽略金时域方法在多尺度电磁问题中的应用

【作者】 史琰； 班振国； 王鹏； 朱世琛；

【机构】 西安电子科技大学；

【摘要】 间断伽略金时域方法由于其灵活的建模能力、高阶的计算精度,且逐单元的求解特性而成为了国内外研究的热点方向之一。然而传统的基于Maxwell方程的间断伽略金时域方法(DGTD-ME)因同时求解电场与磁场而导致其自由度增多,计算资源消耗大。近年来,基于波动方程的间断伽略金时域方法(DGTD-WE)被提出。相比于DGTD-ME方法,DGTD-WE方法仅求解一个自由度,从而计算效率大大提高,计算内存消耗明显减少。为了继承DGTD-ME方法在色散媒质中的高效建模能力,同时保持DGTD-WE方法的高效计算性能,混合的间断伽略金方法也被发展。然而这些间断伽略金方法由于采用显式的时间积分技术,在求解多尺度问题时,其时间步受到稳定性条件的限制,而导致计算效率大大降低。本论文中发展一种求解多尺度电磁问题的并行混合间断伽略金时域方法。通过使用局部时间步进技术使得在不同的区域采用不同的时间步,进而大大提高方法的计算效率。同时发展基于图像处理单元(GPU)的加速技术,利用CUDA的多个计算单元来加速求解复杂的多尺度问题。文中给出的几个计算实例证明了所提出方法的高计算性能。更多还原