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《强激光与粒子束》 2011年06期
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3维全电磁粒子模拟大规模并行程序NEPTUNE

董烨  陈军  杨温渊  赵强  夏芳  肖丽  马彦  廖丽  孙会芳  董志伟  周海京  陈虹  莫则尧  
【摘要】:介绍了自主编制的3维全电磁粒子模拟大规模并行程序NEPTUNE的基本情况。该程序具备对多种典型高功率微波源器件的3维模拟能力,可以在数百乃至上千个CPU上稳定运行。该程序使用时域有限差分(FDTD)方法更新计算电磁场,采用Buneman-Boris算法更新粒子运动状态,运用质点网格法(PIC)处理粒子与电磁场的耦合关系,最后利用Boris方法求解泊松方程对电场散度进行修正,以确保计算精度。该程序初步具备复杂几何结构建模能力,可以对典型高功率微波器件中常见的一些复杂结构,如任意边界形状的轴对称几何体、正交投影面几何体,慢波结构、耦合孔洞、金属线和曲面薄膜等进行几何建模。该程序将理想导体边界、外加波边界、粒子发射与吸收边界及完全匹配层边界等物理边界应用于几何边界上,实现了数值计算的封闭求解。最后以算例的形式,介绍了使用NEPTUNE程序对磁绝缘线振荡器、相对论返波管、虚阴极振荡器及相对论速调管等典型高功率微波源器件进行的模拟计算情况,验证了模拟计算结果的可靠性,同时给出了并行效率的分布情况。

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 李名杰;刘进;;电子装备面临的强电磁脉冲环境分析[J];装备环境工程;2012年02期
2 董烨;董志伟;杨温渊;陈军;周前红;孙会芳;周海京;;磁绝缘线振荡器内气体碰撞电离数值模拟[J];强激光与粒子束;2012年03期
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 陈军;董烨;杨温渊;董志伟;;高功率微波三维全电磁PIC并行模拟[J];电子学报;2009年12期
2 陈军;董烨;杨温渊;董志伟;;NEPTUNE:并行三维全电磁粒子模拟软件[J];计算机工程与科学;2009年S1期
3 董烨;杨温渊;董志伟;孙会芳;周海京;;3维全电磁粒子模拟软件的外加波与粒子模块设计[J];强激光与粒子束;2009年04期
4 董烨;杨温渊;陈军;董志伟;;并行3维全电磁粒子模拟软件NEPTUNE的外加磁场模块设计[J];强激光与粒子束;2010年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 吴紫玉;杨作为;;三维数值模拟研究W波段折叠波导慢波结构[J];大众科技;2011年10期
2 李名杰;刘进;;电子装备面临的强电磁脉冲环境分析[J];装备环境工程;2012年02期
3 董烨;杨温渊;陈军;董志伟;;并行3维全电磁粒子模拟软件NEPTUNE的外加磁场模块设计[J];强激光与粒子束;2010年03期
4 董烨;董志伟;杨温渊;;金属双边二次电子倍增的理论分析与数值模拟[J];强激光与粒子束;2011年02期
5 陈军;莫则尧;董烨;杨温渊;董志伟;;3维全电磁粒子软件NEPTUNE中的并行计算方法[J];强激光与粒子束;2011年11期
6 董烨;董志伟;杨温渊;陈军;周前红;孙会芳;周海京;;磁绝缘线振荡器内气体碰撞电离数值模拟[J];强激光与粒子束;2012年03期
7 董烨;董志伟;杨温渊;陈军;;0.22THz折叠波导行波管放大器理论分析与数值模拟[J];信息与电子工程;2011年03期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
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2 陈军;;高功率微波NEPTUNE程序中的并行计算及几何建模[A];中国工程物理研究院科技年报(2010年版)[C];2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 傅海军;机箱电磁耦合问题的大规模并行FDTD实现[D];西南交通大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈军;董烨;杨温渊;董志伟;;高功率微波三维全电磁PIC并行模拟[J];电子学报;2009年12期
2 盛松林,田明宏,刘尚合;改进型偶极子模型的静电放电相关电场计算[J];高电压技术;2002年10期
3 原青云;刘尚合;贾学雁;孙永卫;;电晕放电辐射信号特征实验[J];高电压技术;2007年07期
4 杜川华;谢泽元;许献国;;UWB电磁脉冲圆孔耦合计算及试验研究[J];核电子学与探测技术;2011年01期
5 陶建义;陈越;;外军高功率微波武器发展综述[J];中国电子科学研究院学报;2011年02期
6 徐艳国;胡学成;;高功率微波武器与雷达的对立及统一[J];中国电子科学研究院学报;2011年02期
7 刘列,刘永贵,李传胪;充中性气体相对论返波振荡器的粒子模拟研究[J];强激光与粒子束;2002年05期
8 肖仁珍;刘国治;林郁正;;充空气的同轴慢波结构高功率微波器件粒子模拟[J];强激光与粒子束;2007年06期
9 陈再高;王建国;张殿辉;王玥;刘纯亮;李永东;王洪广;乔海亮;袁媛;;3维并行全电磁粒子模拟软件UNIPIC-3D[J];强激光与粒子束;2010年09期
10 葛青林;王莹莹;涂拥军;;电磁脉冲武器对电子对抗装备损伤模式分析[J];内燃机与动力装置;2009年S1期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 石光其;智能建筑信息系统雷击电磁脉冲LEMP研究与防护设计[D];湖南大学;2004年
2 杨华;雷电电磁场FDTD分析[D];中国海洋大学;2008年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
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2 刘大刚;祝大军;周俊;胡旻;刘盛纲;;3维电磁粒子模拟程序设计[J];强激光与粒子束;2006年01期
3 董烨;杨温渊;董志伟;孙会芳;周海京;;3维全电磁粒子模拟软件的外加波与粒子模块设计[J];强激光与粒子束;2009年04期
4 李小泽;王建国;童长江;张海;;充填不同气体相对论返波管特性的PIC-MCC模拟[J];物理学报;2008年07期
5 王晓颖,李武军;载流圆环空间磁场分布的研究[J];西安工业学院学报;2004年03期
6 李景天,宋一得,郑勤红,刘剑虹;用等效磁荷法计算永磁体磁场[J];云南师范大学学报(自然科学版);1999年02期
【相似文献】
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1 文杰;范植开;陈代兵;王冬;秦奋;田扬超;;轴向分区双频磁绝缘线振荡器的数值模拟[J];强激光与粒子束;2011年06期
2 周磊;杨振虎;;NACA4412翼型分离涡计算的混合网格策略研究[J];航空计算技术;2011年04期
3 刘亮元;文伟;;〔A(BC)〕~m结构光子晶体光纤传输特性[J];激光杂志;2011年04期
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5 ;[J];;年期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 董烨;杨温渊;陈军;赵强;夏芳;马彦;肖丽;孙会芳;陈虹;周海京;莫则尧;董志伟;;三维全电磁粒子模拟大规模并行程序NEPTUNE[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第6册)[C];2009年
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7 郭焱华;范植开;何琥;陈代兵;;磁绝缘线振荡器谐振腔的高频特性[A];中国工程物理研究院科技年报(2005)[C];2005年
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10 郭力;李晓霞;袁小龙;杨小震;;基于网格的分子力学计算[A];中国化学会第26届学术年会化学信息学与化学计量学分会场论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
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2 ;网格:打破计算能力“天花板”[N];中国电脑教育报;2006年
3 ;网格,让数据中心消亡?[N];网络世界;2006年
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6 特约撰稿 陈雨航;Sun构建数字引擎[N];通信信息报;2004年
7 记者 李大庆;“网格计算”连接中法[N];科技日报;2006年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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4 张晓萍;新型磁绝缘线振荡器的研究[D];国防科学技术大学;2004年
5 栾翠菊;计算网格环境中任务管理的研究[D];浙江大学;2006年
6 徐鹏;快速数值算法对大尺度散射问题的研究[D];武汉大学;2005年
7 李志强;新型电感储能脉冲功率源及其驱动S波段锥形MILO的研究[D];国防科学技术大学;2009年
8 梁鸿;基于地震资料处理的计算网格技术的研究[D];中国石油大学;2008年
9 樊玉伟;磁绝缘线振荡器及其相关技术研究[D];国防科学技术大学;2007年
10 黄昌勤;计算网格中任务管理的若干问题研究[D];浙江大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 汤磊;计算网格环境下的作业资源描述语言[D];吉林大学;2005年
2 车喜龙;用于网格应用程序性能预测的信息服务[D];吉林大学;2006年
3 郦钧;网格资源管理的研究[D];清华大学;2005年
4 綦姝;计算网格环境下的资源实时预报系统[D];吉林大学;2006年
5 梁冰;计算网格环境下的资源目录信息服务[D];吉林大学;2005年
6 吕晓娟;计算网格环境下的动态资源信息服务[D];吉林大学;2006年
7 张培玉;校园计算网格资源管理模型的研究与实现[D];成都理工大学;2008年
8 张雨;企业计算网格作业管理系统的研究与实现[D];西安电子科技大学;2009年
9 罗伟;一种基于竞标机制的网格资源管理模型[D];四川大学;2003年
10 胡艳丽;计算网格中基于时间均衡的任务调度方法研究[D];国防科学技术大学;2004年
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