SF6氣體由于其優(yōu)異的物化性能,已成為電力行業(yè)中廣泛使用的重要熄弧及絕緣介質(zhì)。但由于SF6是一種強溫室氣體,已經(jīng)被1997年通過的《京都議定書》列為全球需管制使用的六種氣體之一,目前多數(shù)使用SF6/N2氣體混合物來替代SF6,因其接近純SF6的絕緣性能具有良好的應(yīng)用前景。因此,針對SF6/N2混合氣體放電過程的仿真模擬引起了各國學(xué)者的極大重視。 在研究過程中,多數(shù)采用等離子體粒子運動方程對SF6/N2混合氣體的放電過程進行建模。在這個模擬過程中,需要跟蹤帶電粒子在外加電場作用下的運動過程,因而在每個時間步長內(nèi)都要計算大量粒子中每兩個粒子之間的相互作用及其所產(chǎn)生的運動,計算量十分可觀,這導(dǎo)致了對計算機速度和容量幾乎無止境的需求。 為了在有限的計算機資源條件下求解較大規(guī)模問題,在PC機群上實現(xiàn)放電模擬的并行算法是一種低成本、高效率、提升計算能力的解決方案。因此,本文提出了四種PC機群下減少執(zhí)行開銷的并行算法。第一、二種并行方法都是基于消息傳遞庫（Message Passing Interface, MPI）,分別采用劃分放電模擬區(qū)域和劃分帶電粒子數(shù)目的策略；第三種方法采... 

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
插圖索引
第1章 緒論
    1.1 課題的研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究水平與現(xiàn)狀
        1.2.1 SF_6/N_2混合氣體放電模擬仿真發(fā)展?fàn)顩r
        1.2.2 并行計算
    1.3 論文主要工作
    1.4 論文組織結(jié)構(gòu)
    1.5 小結(jié)
第2章 PC機群系統(tǒng)及并行程序設(shè)計
    2.1 PC機群系統(tǒng)
    2.2 機群系統(tǒng)并行算法的設(shè)計
        2.2.1 物理問題的并行求解模型
        2.2.2 并行算法的性能評價
    2.3 并行編程語言
        2.3.1 基于消息傳遞的MPI并行編程
        2.3.2 OpenMP的基本介紹
        2.3.3 基于MPI與OpenMP的混合并行編程模式
    2.4 小結(jié)
第3章 SF_6/N_2混合氣體放電模擬仿真模型和算法
    3.1 有限元電場計算
    3.2 蒙特卡羅碰撞電離模型
    3.3 PIC算法及其實現(xiàn)
        3.3.1 PIC算法基本思路
        3.3.2 PIC方法的計算流程和常用算法
    3.4 SF_6/N_2混合氣體放電PIC-MCC模擬仿真過程
    3.5 小結(jié)
第4章 SF_6/N_2混合氣體放電模擬的并行算法設(shè)計
    4.1 SF_6/N_2混合氣體放電PIC-MCC模擬仿真過程
    4.2 SF_6/N_2混合氣體放電模擬的并行程序設(shè)計
        4.2.1 靜態(tài)物理域劃分策略
        4.2.2 帶電粒子劃分策略
        4.2.3 多級別靜態(tài)物理域劃分策略
    4.3 小結(jié)
第5章 考慮負(fù)載平衡的并行算法以及實驗部分
    5.1 多級別動態(tài)物理域劃分策略
    5.2 實驗平臺的搭建
        5.2.1 硬件環(huán)境介紹
        5.2.2 軟件環(huán)境介紹
    5.3 實驗結(jié)果分析
        5.3.1 初始化條件設(shè)置
        5.3.2 實驗?zāi)M結(jié)果
        5.3.3 實驗結(jié)果分析
    5.4 小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝
附錄A (攻讀碩士期間發(fā)表論文目錄)
附錄B (攻讀碩士期間參加的科研項目)



本文編號：3700935