并行FDTD方法在微波源设备模拟中的高效应用

本文主要探讨了在微波源器件模拟中采用并行有限差分时间域（Finite Difference Time Domain, FDTD）方法进行物理对象建模的问题。通常情况下，复杂的微波源设备模拟涉及到非结构化的多维数据结构，这些数据结构导致了深度级别的间接内存访问模式，这对并行计算来说是一种挑战。传统的鬼填充算法（Ghost Cell Technique）并不能有效解决这种“稀疏”或“非结构化”的数据访问问题，这限制了并行FDTD方法在大型复杂模拟中的性能优化。 FDTD方法是通过将电磁场在空间上离散化，并在时间上以有限差分的方式求解麦克斯韦方程，从而模拟电磁波的传播。然而，对于包含多个源和复杂的几何形状的微波源设备，如天线、滤波器或功率放大器，数据组织变得非常复杂，这使得并行化处理变得困难，因为并行算法倾向于处理连续的数据块，而这类不规则的数据布局可能导致严重的负载不平衡。 作者陈军提出了一种可能的解决方案，可能是对传统的FDTD方法进行了优化，或者探索了新的并行策略，比如使用多级数据结构、动态负载平衡技术，或者利用分布式内存计算平台，以减少不必要的通信开销和提高内存访问效率。这可能包括局部化存储策略，通过将数据分割到不同的处理器核心，使得每个核心负责一部分数据的计算，从而减少跨节点通信的需求。 文章还强调了并行FDTD在实际应用中的重要性，尤其是在高性能计算中心，如北京应用物理与计算数学研究所的高性能计算中心，这种技术能够加速大规模微波源器件的仿真过程，显著提升计算效率，缩短研发周期。 此外，文章提供了相应的联系信息，如电子邮箱地址（chenjun@iapcm.ac.cn）和期刊联系信息（http://www.ceaj.org），以及刊号（ISSN1673-9418）和代码（CODENJKYTA8），供读者进一步查询或引用。陈军作为通讯作者，他的电子邮件也被列出，表明他在这个领域可能发挥了关键作用。 总结来说，这篇研究论文针对的是微波源器件模拟中如何有效地实现并行有限差分时间域方法，以应对复杂数据结构带来的并行计算挑战。它不仅讨论了技术原理，还可能涉及了实用的优化策略和实施方法，对微波工程和数值计算领域的研究人员具有很高的参考价值。