- 基于OpenMP的磁壳参数L值并行计算研究被引量：1
- 2021年
- 辐射带研究中(L,B)坐标系把三维问题降为二维问题,大大提升了辐射带三维空间有限观测数据的利用率.L值是其中重要的参量之一,在粒子特性分析、航天器轨道辐射环境描述以及辐射带建模等研究领域应用十分广泛.L值由磁力线追踪积分计算而得,但地球磁场位型的复杂性导致磁力线追踪步长严格受限,造成单次追踪计算步数多.此外,不同空间位置处磁力线追踪路径和追踪距离随时空变化差异显著,造成多次L值计算之间相互独立、复杂度不一且无法简并,计算速度慢、效率低.为了提高L值的计算效率,本文采用OpenMP对目前广泛应用的L值计算程序实现单机多线程并行化,并分析了并行程序的加速比和效率.结果表明,并行后L值计算效率明显提高,当线程数量设置与系统最大线程数相等时(本文所用计算机系统线程数最大为8),并行效果最优,加速比范围为1.57~2.81,并行效率范围为19.63%~35.13%.计算过程中发现,线程间负载不平衡是影响并行效果的主要因素.为了提高并行加速比和效率,本文提出了一种表征L值计算复杂度的排序因子,并基于此提出了排序和重分配(“sort”和“S”分配)的优化负载算法,对dynamic,sort+“S”,sort+dynamic,sort+“S”+dynamic四种方式优化负载不平衡的效果进行了比对分析,结果表明sort+dynamic的效果最优,加速比范围为2.33~3.30,效率为29.13%~41.25%,优化效率提升了6.12%~9.50%.本文研究表明,OpenMP可以成功实现L值计算程序的并行计算,并提高L值的计算效率,针对负载不平衡的问题,采用sort+dynamic方式调节可获得最好的并行加速比和效率,为空间物理或其他领域类似大数据分析研究中效率提升提供了有益探索.
- 盛红佼张贤国张贤国
- 关键词：并行计算OPENMP
- 基于能量色散特征计算磁层顶重联位置的方法研究
- 2016年
- 磁层顶磁场重联是太阳风向磁层输入能量的主要方式.重联如何触发一直是空间物理研究的难点,其机制仍然有待深入研究.由于卫星穿越磁层顶时,很难恰好穿越重联发生的区域,因此难以观测到重联的触发条件.本文利用THEMIS卫星观测,确立了反演磁层顶重联点的方法.当重联刚开始发生时,卫星能够观测到离子的能量色散特征,可利用其计算卫星到重联发生位置的距离.沿着磁力线模型追踪该距离即可反演出磁层顶发生重联的位置.与其他方法进行了对比分析,结果显示本文方法比其他方法具有更高的精度.
- 朱昌波张辉葛亚松濮祖荫刘文龙万卫星刘立波陈一定乐会军王永福
- 关键词：能量色散
- 通量传输事件相关的动力学磁场湍流观测研究
- 2018年
- THEMIS卫星观测到通量传输事件(FTE)的同时,也在磁层侧涡流区域观测到强磁场扰动现象.利用快速傅里叶变换分析磁场扰动频谱特征发现:大约在FTE的扰动频率(约0.1 Hz)处,功率谱密度达到峰值;在质子回旋频率(约1 Hz)至64Hz的频段内,功率谱密度随着频率的增大而减小,服从幂律分布P_0f^(-α).因此,可以认为这些磁场扰动为低纬边界层中的动力学磁场湍流.研究结果表明,当低纬边界层(Low Latitude Boundary Layer,LLBL)中卫星相对磁层顶或FTE的位置越来越远时,功率谱密度与功率谱斜率α(幂律指数)降低,但FTE所在的方位角或低纬磁层顶的磁地方时对幂律指数α和功率谱密度没有显著影响.这些观测特征表明移动的FTE是磁场湍流的源.磁层顶上的大规模扰动(如FTE)和相关的磁场湍流从动力学尺度揭示了磁鞘与磁层的类黏滞相互作用.然而低纬边界层中FTE磁层侧涡流形成所需的黏滞性是否可由磁场湍流来提供还需要验证.
- 周招弟张辉倪彬彬张晓佳朱昌波朱昌波
- 关键词：通量传输事件功率谱密度
