強(qiáng)光電離氫團(tuán)簇的并行數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著超短超強(qiáng)激光技術(shù)的發(fā)展，激光脈沖的輸出功率已達(dá)到TW、PW量級(jí)，激發(fā)了人們對(duì)超短超強(qiáng)激光與物質(zhì)相互作用的研究熱情。作為介于原子分子與固體之間的特殊物質(zhì)形態(tài)，強(qiáng)激光與團(tuán)簇相互作用表現(xiàn)出不同于氣體和固體相互作用的特點(diǎn)，有助于理解物質(zhì)從氣體性質(zhì)向固體性質(zhì)的過(guò)渡過(guò)程，具有重要的研究意義和潛在的應(yīng)用價(jià)值。然而隨著計(jì)算規(guī)模的不斷擴(kuò)大，現(xiàn)有的計(jì)算能力已無(wú)法滿(mǎn)足對(duì)大尺度、高維度模型進(jìn)一步研究的需要，對(duì)并行計(jì)算與相應(yīng)并行算法的研究工作由此展開(kāi)。

2、>　　 本文主要對(duì)一維、二維氫原子團(tuán)簇進(jìn)行了強(qiáng)光電離的并行數(shù)值模擬研究以及初步的飛行時(shí)間質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容包括：
　　 (1)提出了高性能集群的構(gòu)建思路與具體構(gòu)建方法。優(yōu)先考慮性能與可操控度的條件下，對(duì)并行計(jì)算平臺(tái)的硬件和軟件環(huán)境做出了合理的比較與選擇。
　　 (2)建立一維經(jīng)典粒子動(dòng)力學(xué)模型，研究了氫原子團(tuán)簇的強(qiáng)光電離過(guò)程。模擬結(jié)果表明：團(tuán)簇的離子動(dòng)能分布曲線達(dá)到高能部分后出現(xiàn)銳減；隨著團(tuán)簇尺度的增大，庫(kù)侖爆炸后

3、產(chǎn)生的離子動(dòng)能隨之增大；離子最大動(dòng)能隨激光光強(qiáng)增加而增大，當(dāng)光強(qiáng)增大到一定值時(shí)，最大動(dòng)能將出現(xiàn)飽和；隨著團(tuán)簇尺度的增大，激光光強(qiáng)飽和值和離子能量將會(huì)提高。在算法上，引入弛豫時(shí)間參數(shù)有效處理粒子間的碰撞過(guò)程，使計(jì)算量大為簡(jiǎn)化。在此基礎(chǔ)上，提出相應(yīng)的并行策略，利用MPI與OpenMP混合編程模型對(duì)算法進(jìn)行并行化處理，通過(guò)增加冗于計(jì)算，優(yōu)化通信模型等方式對(duì)并行算法進(jìn)行優(yōu)化，獲得了較為理想的加速比。
　　 (3)在一維模擬的基礎(chǔ)上，初步