MPI并行FDTD计算：粗糙面与目标电磁散射研究

"粗糙面与目标复合电磁散射的FDTD网络并行计算" 在现代信息技术中，电磁散射问题的研究对于雷达探测、目标识别和微波遥感等领域至关重要。本文由曾浩、郭立新和李娟共同完成，主要探讨了一维高斯随机粗糙面与目标的复合电磁散射问题的并行计算方法。他们采用了基于Message Passing Interface (MPI)的网络并行时域有限差分法（Finite Difference Time Domain Method，FDTD）来解决这一问题。 MPI是一种在分布式内存系统中实现进程间通信的标准接口，常用于高性能计算和大规模数据处理。在本文中，MPI被用来协调计算机集群（Cluster of Workstations，COW）中的各个计算节点，以并行执行FDTD算法，从而提高计算效率。通过这种方式，作者们能够处理更复杂的电磁散射场景，特别是涉及大尺寸目标和掠入射情况的问题。 传统的串行FDTD算法在处理大尺寸问题时面临计算时间和内存需求的挑战。然而，网络并行FDTD算法能够有效地分解计算任务，将工作负载分散到多个计算节点上，显著减少了计算时间。通过测试，研究者验证了这种并行算法的可靠性和效率，分析了并行加速比和并行效率，结果显示并行FDTD在处理粗糙面复合电磁散射问题时表现出了显著的优势。 FDTD方法自A.K.Fung首次应用于二维粗糙面散射问题以来，已经在电磁散射领域得到了广泛应用。它能够灵活地处理不同介质和导体的复杂表面，并且能够适应各种入射条件，包括时谐波和瞬态场。对于电大尺寸问题，FDTD方法需要处理大量的网格，这通常会导致计算资源的需求急剧增加。因此，采用MPI并行化FDTD算法成为了处理这些问题的关键技术。 总结来说，这篇“首发论文”展示了如何利用MPI和网络并行FDTD技术解决粗糙面与目标的复合电磁散射问题，这对于提高计算速度和处理大尺度问题具有重要意义。这一研究为未来在雷达系统设计、遥感技术和电磁兼容性分析等领域的应用提供了有价值的理论支持和计算工具。