摘要：未来航空工业的发展,需要解决多学科综合设计的关键问题,为新型高性能飞行器的设计提供有力的设计方法和设计工具。DIPasda作为复杂外形设计的通用飞行器多学科优化设计平台,研制目的主要是提供一套新型通用、鲁棒、高效的优化设计架构,应用于通用飞行器工业设计环境,改善传统设计耗时低效的状况,提高新型飞行器设计的效率和精度。DIPasda平台系统包含了优化设计过程中所需用到的各类方法,主要包括数值优化算法、几何模型参数化方法、代理模型方法、高精度的学科分析工具等。通过详细介绍平台的系统架构、主要的功能模块、伴随优化设计和多目标优化设计流程,展现了DIPasda平台系统架构设计的灵活性和功能模块的完备性。最后通过优化算例展示了系统的综合优化设计能力。

摘要：为了针对多核系统构建更高效的MPI支撑环境,文中提出了一种基于线程的MPI加速器,称作***是一种用于协助传统MPI库的透明中间件,用户可以在编译期选择是否在单线程MPI程序中采用该中间件.加入MPIActor后,每个节点内的MPI进程都被映射成同一进程中的多个线程,从而节点内的通信可通过轻量级的线程通信机制实现.作者给出了MPIActor的基本设计,详细阐述了其工作机制、通信体系结构及关键技术,并在真实系统上分别针对MVAPICH2和OpenMPI并行环境利用OSU LATENCY基准测试进行了性能评测.实验结果表明在两种MPI环境上进行节点内8 KB^4 MB数据通信时MPIActor都能使通信性能平均提高一倍左右.

摘要：HRADesign系统作为通用旋翼翼型气动设计和评估系统,研制目的主要是为工业设计环境提供通用、高效、鲁棒的优化设计架构,应用于各类旋翼翼型族的设计,提高旋翼翼型设计的效率和精度,以满足先进直升机对高性能旋翼翼型的迫切需求。旋翼翼型设计技术是直升机旋翼设计的核心技术,旋翼翼型的优化设计具有多点、多目标、强约束的特点。HRADesign系统针对旋翼翼型设计的特点,发展了多目标进化算法、PCA多目标降维技术、Kriging代理模型、基于CST方法的翼型参数化技术以及高精度CFD等优化设计技术,构建了基于进化算法的多目标优化流程。通过详细介绍平台的系统架构、主要的功能模块以及多目标优化流程,展现了系统架构设计的灵活性和功能模块的完备性。通过ADODG基准测试算例、某厚度旋翼翼型常规多目标优化算例和考虑多目标降维的优化算例进行了系统功能验证,优化结果表明,在满足约束的条件下,优化后的旋翼翼型和基准翼型相比,综合性能都有明显改善,验证了优化设计系统的有效性、可靠性。

摘要：海洋数值预报技术的发展与高性能计算密切相关。为提高OVALS海洋资料同化系统的时效性,本文实现了OVALS系统的并行化。在温盐资料同化模块并行化过程中,本文提出了层优先处理器划分算法,并研究了基于该算法的并行I/O、全局通讯等实现方法;在高度计资料同化模块并行化过程中,设计实现了基于预处理的非规则区域分解算法,较好地实现了OVALS并行计算负载平衡。数值实验表明,OVALS并行系统在36并行规模下取得了17.45的并行加速比。

摘要：极区计算对全球数值预报模式设计的重要性主要体现在2个方面:模式动力框架中的极区处理和极区并行数据划分带来的并行负载不平衡问题.其中后者是全球数值预报模式大规模并行计算的性能瓶颈,对此提出一种新的基于加权等积的球面数据划分算法.该算法以球带数目和权函数为参数,将南北两极分别划分到单独的子区域,形成极点通区,使从极点到赤道方向每个纬度对应的子区域数目逐渐增多,灵活地实现球面网格的高质量划分.从理论上分析该算法的划分质量后,以基于球谐谱的浅水波模式PSTSWM为实验平台,验证了提出的划分算法具有很好的并行划分性能以及可扩展性.结合我国自主设计的GRAPES全球模式,展望了该算法的应用前景.

摘要：重叠网格装配是处理计算流体力学领域多体相对运动问题的关键技术之一。针对常见重叠网格隐式装配方法中几何分析过程复杂、节点无差别并行查找操作影响并行装配效率等问题,提出一种高度自动化的重叠网格隐式装配方法。首先,基于协方差分析、切割盒子等快速算法,将壁面距离计算与贡献单元存在性判断解耦,实现网格组动态重叠关系的自动化识别;其次,结合集合分析,设计出并行化的自动挖洞算法;最后,通过快速查询方法建立重叠单元与贡献单元的插值关系。针对所实现的并行重叠网格隐式装配工具库,采用某五球体部件验证了自动挖洞逻辑的准确性,并通过机翼-挂架-外挂物(WPFS)模型检验了重叠单元与贡献单元插值关系的准确性。

摘要：通过调研和梳理国内外可重复使用天地往返运输系统的方案、任务剖面、气动布局、气动特点以及飞行性能等发展情况,综合使用二次曲线方法与基于类型函数和形状函数的CST方法,提出一种具有较好的继承性和可持续自主创新发展的新型的可重复使用天地往返升力体飞行器概念(FL-T1)。通过对其进行全速域的升阻特性、压心与质心布置、稳定性分析等,全面掌握了该升力体布局的气动特性。通过对该布局控制舵的匹配设计,研究了飞行器的操纵效率问题。通过多目标优化设计的思想,发展和完善了多目标优化计算方法和软件。针对本文提出的可重复使用天地往返升力体飞行器概念(FL-T1),开展了考虑气动力/气动热综合的多目标优化,获得了性能较优的优化布局。研究表明,该新型气动布局概念具有较大的高超声速配平升阻比、较好的减速特性、可接受的气动热环境、较好的高超声速稳定性和气动控制效率,可以作为未来可重复使用天地往返飞行器的潜在可行方案。在综合性能上,通过本文发展的多目标优化软件优化获得的一系列气动布局方案较初始气动布局,在所关注的方面均有显著的改进,可作为一系列备选方案供设计者选择。

摘要：并行程序性能分析在科学计算程序设计和优化中发挥着重要作用,通过它可以了解并行程序运行效率,分析计算瓶颈,从而改进和优化程序设计,更好地发挥高性能计算机效能。本文介绍了WRF三维变分同化原理和并行策略,采用性能分析工具TAU对WRF三维变分同化并行程序运行效率进行了量化分析,确定了程序的计算热点和瓶颈,并提出了相应的优化方案。

摘要：结合用户需求和发展趋势,设计了一种全新的航空发动机压气机叶片优化设计软件;基于数模参数化生成的方法,实现了航空发动机压气机叶片叶型造型参数化,软件以遗传算法为基础,对航空发动机压气机叶片进行了优化设计性能仿真;性能仿真结果以图、表等多种方式直观表达,结果保存于数据库,增强了数据安全性,完整性;可视化界面及支撑数据库,提高了软件的易用性和人机交互性。经过各方验证仿真优化设计结果稳定准确,表明所研发软件高效可用。

摘要：球谐函数展开是一种广泛应用的数学方法.在研究Rokhlin-Tygert球谐函数展开快速算法(RT算法)的基础上,扩充并完善了RT算法,建立了所有阶连带Legendre多项式展开系数的计算过程,进而研究了该算法的MPI并行策略并给出了RT并行算法.数值实验表明,RT算法的计算量随三角截断波数的增大而急剧增长;MPI并行技术能够有效提高其运算速度,较好地提升算法的整体性能,但并行效率会受多核处理器cache大小和访存带宽的限制.