強光電離氫團簇的并行數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著超短超強激光技術(shù)的發(fā)展，激光脈沖的輸出功率已達到TW、PW量級，激發(fā)了人們對超短超強激光與物質(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)，強激光與團簇相互作用表現(xiàn)出不同于氣體和固體相互作用的特點，有助于理解物質(zhì)從氣體性質(zhì)向固體性質(zhì)的過渡過程，具有重要的研究意義和潛在的應(yīng)用價值。然而隨著計算規(guī)模的不斷擴大，現(xiàn)有的計算能力已無法滿足對大尺度、高維度模型進一步研究的需要，對并行計算與相應(yīng)并行算法的研究工作由此展開。

2、>　　 本文主要對一維、二維氫原子團簇進行了強光電離的并行數(shù)值模擬研究以及初步的飛行時間質(zhì)譜實驗設(shè)計，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，對并行計算平臺的硬件和軟件環(huán)境做出了合理的比較與選擇。
　　 (2)建立一維經(jīng)典粒子動力學(xué)模型，研究了氫原子團簇的強光電離過程。模擬結(jié)果表明：團簇的離子動能分布曲線達到高能部分后出現(xiàn)銳減；隨著團簇尺度的增大，庫侖爆炸后

3、產(chǎn)生的離子動能隨之增大；離子最大動能隨激光光強增加而增大，當(dāng)光強增大到一定值時，最大動能將出現(xiàn)飽和；隨著團簇尺度的增大，激光光強飽和值和離子能量將會提高。在算法上，引入弛豫時間參數(shù)有效處理粒子間的碰撞過程，使計算量大為簡化。在此基礎(chǔ)上，提出相應(yīng)的并行策略，利用MPI與OpenMP混合編程模型對算法進行并行化處理，通過增加冗于計算，優(yōu)化通信模型等方式對并行算法進行優(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