針對天宮一號目標飛行器無控飛行軌道衰降數(shù)值預報需要快速確定軌道積分高精度計算模型中的空氣動力,在發(fā)展基于修正Boettcher/Legge非對稱橋函數(shù)的天宮一號空氣動力特性當?shù)鼗惴ɑA上,對當?shù)鼗惴ǖ倪\算流程及對應程序代碼進行了整體分析,根據(jù)原程序熱點代碼集中、數(shù)據(jù)獨立性強及傳輸需求少等特點,發(fā)展了多核處理單元的并行優(yōu)化方法。引入CUDA架構的GPU設備同時,開展了系統(tǒng)、算法以及語句三個層次的并行優(yōu)化,設計了GPU內存對齊訪問方案,使用數(shù)據(jù)傳輸函數(shù),將算法求解部分內循環(huán)經過展開與合并,整理為整體移植入核函數(shù)的一個循環(huán),利用GPU較強的并行計算能力提升運算效率,對函數(shù)、循環(huán)、指令等代碼語句進行級別優(yōu)化。使用設計的并行計算方案對類天宮飛行器空氣動力特性當?shù)鼗兴惴ǔ绦蜻M行CPU+GPU移植優(yōu)化,達到了近5倍的并行加速比,且使單次求解中GPU數(shù)據(jù)傳輸時間縮減為原來的23%,證實了并行方案和優(yōu)化設計手段的高效實用性。在類天宮飛行器空氣動力特性GPU并行算法程序驗證基礎上,使用GPU并行程序對天宮飛行器軌道衰降飛行340～120 km過程的氣動特性進行了不同迎角、側滑角等飛行姿態(tài)計算分析,... 

【文章來源】：載人航天. 2020,26(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：11 頁

【文章目錄】：
1 引言
2 空氣動力特性當?shù)鼗嬎惴椒?br>3 并行優(yōu)化方法
    3.1 系統(tǒng)級別優(yōu)化
        1)對齊訪問。
        2)使用數(shù)據(jù)傳輸函數(shù)。
    3.2 算法級別優(yōu)化
    3.3 語句級別優(yōu)化
4 算法驗證與結果分析
    4.1 計算模型與條件
    4.2 GPU并行算法與CPU串行計算結果驗證
    4.3 性能分析
    4.4 類天宮飛行器軌道衰降過程空氣動力特性計算分析
5 結論


【參考文獻】：
期刊論文
[1]天宮飛行器低軌控空氣動力特性一體化建模與計算研究[J]. 李志輝,吳俊林,彭傲平,唐歌實.  載人航天. 2015(02)
[2]二維淺水波方程格子Boltzmann算法的GPU并行實現(xiàn)[J]. 張春澤,程永光,李勇昌.  水動力學研究與進展A輯. 2011(02)
[3]箔條云跨流域整體氣動特性計算研究[J]. 李志輝,梁杰,李四新,王鹿受.  空氣動力學學報. 2011(01)
[4]CUDA、MPI和OpenMP三級混合并行模型的研究[J]. 滕人達,劉青昆.  微計算機應用. 2010(09)
[5]基于Boltzmann模型方程的氣體運動論HPF并行算法[J]. 李志輝,張涵信,符松.  計算物理. 2003(01)
[6]稀薄流到連續(xù)流的氣體運動論統(tǒng)一數(shù)值算法初步研究[J]. 李志輝,張涵信.  空氣動力學學報. 2000(03)



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