从美国EMPIRE软件看大型高功率脉冲电磁等离子体程序研发趋势

EMPIRE软件是美国针对下一代高性能计算平台开发的电磁等离子体模拟软件,可用于高置信度地开展高功率脉冲产生、传输以及与物质互作用的全过程模拟。解读EMPIRE软件的研制进展对发展大型高功率脉冲电磁等离子体软件具有重要借鉴意义。首先分析了EMPIRE软件的架构及数学物理方案,然后着重讨论了其性能可移植性的软件特征和各子模块的算法特点,最后结合具体的应用案例展示了EMPIRE的强大计算能力。解读EMPIRE的启示包括如下几点:使用异构架构是实现未来E级(百亿亿次级)计算能力部署的关键点;研制灵活的功能模块,开展分层级的建模计算,最后拉通整个物理过程链条模拟,能够有效发挥装置指标的数值评估作用;多团队协作共同开发是丰富软件功能的基础;软件的置信度需要全方位的验证与确认。

基于FDTD的相控微带天线阵设计与分析

针对相控微带天线阵设计、分析过程的复杂性,提出了用时域有限差分法(FDTD)对微带天线阵进行建模,用仿真软件Emp ire获取数据,结合直线阵理论和传输线理论导出相应的公式,用M atlab进行数据处理的设计、分析方法。用该方法设计了一个七单元相控微带天线直线阵。优化设计后,分析了动态反射系数、方向图等。通过实例将该方法分析结果与仿真曲线进行了对比,其吻合程度验证了该方法的准确性。研究表明,这种方法有利于相控微带天线阵的快速设计。