求解器

摘要： 基于粒子有限元方法(Probabilistic Finite Element Method,PFEM)开发了金属切削粒子有限元求解器,用于测试二维和三维垂直切削算例.三维切削可以直接用于复杂结构,并和ALE方法和SPH方法做了原理性比较.PFEM方法目前尚无公开的商业和开源软件,但表现出了良好的自由边界跟踪效果,可以直接使用有限元方法的边界条件和接触算法.目前,计算机算力很强,弥补了PFEM方法作为无网格方法存在的计算效率缺陷.PFEM同时兼具无网格方法和有网格方法的优点.作为无网格方法,它避免了ALE方法在紊乱网格和规则网格之间区域重分算法和守恒算法的复杂性;作为有网格方法,它避免了SPH方法在邻近点和边界条件上的缺陷.后续工作会针对非均匀网格边界重构、网格自适应、并行计算和三维复杂切削展开进一步研究.

摘要： 流向分析和输量配置是天然气管网规划的基础.在管网独立背景下,天然气管输体系逐渐形成"全国一张网"格局,各路资源和市场需要纳入全国管网统一优化调配."全国一张网"涵盖原中国石油、中国石化、中国海油和省网公司的天然气管网,系统十分复杂,传统的管网流向分析和输量配置方法效率不高,难以适应全国级大规模、复杂管网系统分析要求.以天然气供应和管输环节总成本最低为目标,建立了天然气管网输量规划优化数学模型,并选用Gurobi求解器计算,通过资源和管输定量分析,可优化未来15～50年全国天然气管输流向,预判局部堵点,分析规划管道建设时序,提升管网布局规划效率,为天然气管网规划的科学决策提供了先进工具.

摘要： 为研究电磁轨道炮发射过程中瞬态多物理场的作用机制与内在规律,建立包含电路、电磁场、热场和结构场的数学模型.模型中计入材料非线性、结构变形、接触碰撞等实际因素.采用隐式有限元格式求解电磁场和热场以及显式有限元格式求解结构场,利用载荷传递和时间同步实现各物理场之间的耦合,发展出一种瞬态多物理场求解器.通过固体电枢型电磁轨道炮、同步感应式电磁线圈炮等算例,讨论了发射过程计算结果的合理性.结果 表明,电磁炮的发射是多场耦合、多部件相互作用下的一个复杂动力学过程,存在电流和磁场扩散、温升、应力传播、接触碰撞等瞬态现象,发射性能与结构、材料和激励密切相关.该求解器可为电磁发射系统及其关键部件提供一种辅助设计手段.

摘要： 针对宇航飞行软件对于软件可靠性、安全性设计的要求,本文提出一种基于PYTHON语言实现的宇航飞行软件缺陷检测程序,通过对源代码进行预处理和筛选,生成测试驱动文件,再对测试驱动文件传输到虚拟机系统,依托开源的KLEE生成并运行测试用例,将测试用例运行结果汇总到前端显示,从而实现并验证缺陷检测程序.

摘要： 针对宇航飞行软件对于软件可靠性、安全性设计的要求,本文提出一种基于PYTHON语言实现的宇航飞行软件缺陷检测程序,通过对源代码进行预处理和筛选,生成测试驱动文件,再对测试驱动文件传输到虚拟机系统,依托开源的KLEE生成并运行测试用例,将测试用例运行结果汇总到前端显示,从而实现并验证缺陷检测程序。

摘要： 为实现波浪传播的高保真数值模拟,采用包含单元均值和点值(volume-average/point-value method,VPM)的有限体积法求解纳维-斯托克斯方程和具有二次曲面性质和高斯积分的双曲正切函数(THINC method with quadratic surface representation and Gaussian quadrature,THINC/QQ)方法来重构自由面,建立以开源求解库OpenFOAM底层函数库为基础的VPM-THINC/QQ模型.在本模型中添加推板造波法实现波浪的产生功能,采用松弛法实现消波功能,构建高精度黏性流数值波浪水槽.分别采用VPM-THINC/QQ模型和InterFoam求解器(OpenFOAM软件包中广泛使用的多相流求解器)开展规则波的数值模拟,重点探究网格大小和时间步长等因素对波浪传播过程的影响,定量地分析波高衰减程度;为验证本模型的适应性,对长短波进行模拟.结果表明,在相同网格大小或时间步长条件下,VPM-THINC/QQ模型的预测结果与参考值吻合较好,波高衰减较少,且无相位差,在波浪传播过程的模拟中呈现出良好的保真性.本文工作为波浪传播的模拟研究提供了一种高精度的黏性数值波浪水槽模型.

摘要： 1引言在过去的十几年里,用于数值模拟的空化模型得到了一定的发展,并在一些商业软件中得到了应用。但遗憾的是,其预测精度不高,在计算较高攻角下单个水翼的瞬态空化时,尤其如此。据报道,商业软件和一些内部求解器[1]甚至不能预测平均时间的升力和阻力,而低估片状空泡长度往往是它们的共同点。因此,提高瞬态空化在较高攻角下的预测精度是数值模拟研究领域的一个遗留问题。

摘要： 调机路径规划的核心是合理编排各台编组(解体)调机的移动路径以完成编组(解体)任务.但目前的编制工作仍以人工为主,存在编制作业的工作量大、计划编制不及时、计划调整困难等问题.为此,给出基于回答集程序(ASP)与有限域约束逻辑程序(CLP(FD))的设计方法.在轨道规模增大的情况下,讨论2种方法在求解不同问题规模时的时间效率以及对应求解器的运行规律.实验结果表明,ASP在解决调机路径规划问题时比CLP(FD)表现更优,能快速地得到路径编排结果,对应的DLV求解器能更有效地克服轨道数目增减带来的影响.%The core of the shunting engine path planning is to arrange the moving path of each group (disintegration) to complete the grouping(disintegration) task.But the current preparation work is still man-mode,there is big workload,planning is not timely and difficult to adjust.Therefore,a logic programming method based on Answer Set Program (ASP) and Constraint Logic Program over Finite Domains(CLP(FD)) is given.In the case of increasing orbital scale,the time efficiency of the two methods in solving different problem scales and the operation of the corresponding solver are discussed.Experimental results show that ASP is better than CLP(FD) in solving this kind of problem,and the results of path scheduling can be obtained quickly.The corresponding DLV solver can overcome the influence of increasing or decreasing the number of tracks.

摘要： 单轨式运输机是解决丘陵山地运输问题的一种运输装备.针对采用非转向式结构底盘的运输机,研究其最小转弯半径与轮面间距、轴距之间的几何关系,提出三者之间的求解方程式,开发出采用C++语言的程序求解器,并根据样机试制试验情况对车轮与轨道的间隙参数进行修正.研究结果对采用非转向车轮的运输机底盘的设计具有参考意义.

摘要： 车辆路径问题(VRP)是基于出行需求与车辆信息合理规划车辆线路的优化问题,在出行服务中有广泛的应用场景,同时信息化社会下的多元服务场景及服务规模也给VRP问题的求解提出了新的要求.为评估不同VRP求解器的场景适用性,本文首先梳理了VRP主流求解算法,其次基于求解框架对JSprit和OR-Tools两种主流VRP求解器的求解算法和定制化程度进行了梳理与对比分析,最后分别基于Solomon标准数据集和深圳至东莞通勤需求,对JSprit和OR-Tools进行仿真测试,进一步从求解质量和求解效率两个维度评估了不同约束条件下两个求解器的表现,该结果可为不同业务场景下的求解器选择提供决策支持.

摘要： 粒子输运可扩展并行算法是国际高性能计算机的主要应用领域.本文设计和开发了面向天河2号升级系统的粒子输运求解器OpenSN.OpenSN通过离散纵标法和有限差分法对粒子运输方程进行求解,实现波阵面进程级并行扫描;在CPU和Matrix-2000加速器之间采用ACL和BCL进行控制和通信,实现异构编程;根据处理器核的计算能力进行任务划分.在Matrix-2000加速器端,通过OpenMP指令开发程序的线程级并行;测试结果表明OpenMP线程级优化最大可以获得5.5倍的加速;在天河二号升级系统上进行测试,大规模扩展达到101万核,对比17万核并行效率达到52％.

摘要： Nektar++是新近发展一款基于spectral/hp element方法的开源CFD软件,可以实现高阶空间离散精度,数值耗散较低.由于方法的特性,可以被用于水动力学线性稳定性分析的数值计算.在开展水动力学线性稳定性分析时,将求解线性化的Navier-Stokes方程求解问题转换成特征值问题.SLEPC是一个可用于高度并行化计算的特征值计算开源程序包.文章介绍了一种在Nektar++中实现线性稳定性求解器的方法,通过在Nektar++中调用SLEPC实现可以大规模并行化的线性稳定性分析.并对几个典型例,给出计算结果.

摘要： CDCL SAT求解器在形式验证等领域应用广泛.但重启策略众多且参数控制复杂导致通常选择默认参数下的策略,从而降低求解器的效率和易用性.为了提高CDCL SAT求解器的实用性,通过实验分析重启序列、重启间隔、间隔增长系数等因素对实例求解效率影响,以及求解初期的决策变量数等行为特征数据集与重启策略集之间的关系.实验结果表明,通过改变重启策略可以提高求解效率,所得到的最优解比缺省解的效率可提高6959％,平均提高411％;重启策略在求解过程中表现出较大的个体差异性和一定的群体差异性;相比重启频率,重启序列对求解效率影响更大.进一步用7种重启策略集合覆盖97％案列的最优重启策略,通过求解初期的特征值变化频率与相应的重启策略关联,为后期选择最优重启策略提供技术支持.

摘要： 本文针对广义本征值问题,开发了一款开源的基于ELPA的并行广义本征值求解器GenELPA,实现了自动选择从广义本征值问题到一般本征值问题的转换方法,避免了一些可能发生的问题;然后调用ELPA进行计算,获得了更好的计算速度和并行效率;同时采用了类似ScaLAPACK的接口,更加易于使用.还在由中国科学技术大学量子信息重点实验室开发的第一性原理软件ABACUS中采用了此项技术,获得了超过100％的速度提升.

摘要： 利用系数矩阵非对角块的数值低秩属性,构造基于HSS结构矩阵的快速直接求解器及其并行算法.求解过程包括对矩阵的分块压缩并行构造、并行ULV分解、并行三角求解.采用二维循环分布方式存储矩阵,捋HSS树和处理器网格进行映射,然后快速求解二维电磁散射问题得到的方程组,数值结果表明该算法具有良好的扩展性,不仅比直接LU分解快一个数量级,而且数值误差很小。

摘要： 交替方向隐格式(Alternating Direction implicit,ADI)是常见的偏微分方程离散格式之一,目前对ADI格式在计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)实际应用中的众核并行工作开展较少.以一个求解多区结构网格流场的CFD应用为背景,通过分析ADI求解器的特点和计算流程,在NVIDIA Kepler K20c GPU和MIC平台上开展了ADI求解器的高效众核并行方法研究.针对GPU平台,为最少化CPU/GPU间的数据传输,实现了ADI求解器的全GPU化,设计了基于网格点与网格线的两类细粒度GPU并行算法,讨论了若干性能优化方法.针对MIC平台,从任务并行、数据并行和数据重用三个方面提出了一系列性能优化方法,并采用性能分析工具LIKWID("Like I Knew What I'm Doing")收集硬件性能指标,以验证这些性能优化方法的并行效果.采用128×128×128网格规模的单区结构网格算例,在GPU平台上,ADI求解器的GPU并行性能相对两个Intel Sandy Bridge CPUs,取得了5.5倍的加速比;在MIC平台上移植优化后的程序性能提高了1.7倍.最后还对GPU和MIC平台上的性能进行了对比分析,为同类应用问题的众核选择提供借鉴与参考.

摘要： LOBPCG是一种可以被有效并行化的特征值数值解法.本文讨论了在神威太湖之光上优化LOBPCG的方法.首先介绍了适合神威太湖之光架构的两级并行模型,研究了稀疏矩阵-向量积的并行算法的优化技术;提出一种自动调节缓冲区大小方法,从而自动实现最佳程度的通信隐藏;研究了适合不同"形态"输入矩阵的稠密矩阵积在神威太湖之光架构上的并行算法;在1.25亿阶矩阵、最高使用1048576核的特征值求解测试中表现出满意的扩展性.

摘要： CAE软件已成为众多工程领域不可或缺的计算工具,CAE技术在现代工业技术发展和高新技术创新等方面具有重要的地位和作用,对于用户而言,不仅需要强大的求解器,还需要良好的前后处理图形交互界面.回顾中国CAE软件的发展历程,很多方面的计算内核都是相当不错的,主要缺点在于缺少友好的前后处理支撑,使得计算模型和数据的展示不直观、逼真,从而阻碍了它的推广应用,进而影响了它的维护、升级和性能的进一步完善,使中国在CAE软件产品与国外发达国家之间的差距越来越大,影响了它在装备核心竞争力建设方面的作用.因此,开发高性能的前后处理系统,对促进中国CAE的发展具有十分重要的意义.本文主要介绍中望公司的通用CAE前后处理平台软件ZWSim,同时展示中望自主知识产权的电磁仿真模块的集成.

摘要： 高速双体船具有良好的阻力和耐波性能、甲板面积大等特点.本文采用基于开源工具OpenFOAM平台自主开发的船舶与海洋工程水动力学多功能求解器naoe-FOAM-SJTU,对代尔夫特双体船模型(Delft372)在规则波中迎浪航行的阻力性能进行了研究与分析,并与试验数据进行了对比验证.考虑了不同波浪频率的规则波条件下船体阻力增值的变化规律,并通过改变双体船片体间距来研究双体船片体间的干扰作用.

摘要： 本发明提供一种针对单精度浮点数的任意次方根求解方法及其求解器。求解器包括：除法计算模块，用于对输入的次方根值N进行除法操作；反正切值计算模块，用于将输入的单精度浮点数的尾数部分M进行求反正切值的操作并得到对数值log2M；计算模块，用于对单精度浮点数的指数部分E、次方根值N的倒数1/N以及对数值log2M进行乘法和加法操作；正弦和余弦计算模块，用于对计算模块得到的计算结果求以2为底双曲正弦和余弦值；计算结果整合模块，将求得的双曲正弦和双曲余弦值求和，并与指数部分E的中间计算结果进行整合，得到单精度浮点数格式的最终计算结果。本发明的求解器可以计算任意单精度浮点数的任意次方根值，具有一定通用性。

摘要： 本发明公开了存内模拟式线性方程组求解器及求解系统和求解方法，该求解器包括存内计算模块和模拟运算模块，存内计算模块的运算核具有多个运算组，每个运算组包括行线相连的正、反向输入阵列，正向输入阵列的各列线通过反相器与反向输入阵列的各列线连接；模拟运算模块包括多个加法器，加法器的各阵列输入端分别与各运算组的输出端连接，加法器的输出端分别与各运算组的输入端连接,二者形成了一个反馈结构，实现各运算组输出结果的移位和累加以及与外部输入端输入数据的求和。只要将原始线性方程组转变为迭代等式，并将矩阵拆分成二进制矩阵后映射入上述求解器中的运算组中，便能在求解器的输出端输出最终矢量解。

摘要： 本发明公开了一种布尔可满足性求解器中学习子句的删除方法及布尔可满足性求解器，所述方法包括：在求解的过程中生成多个学习子句，并对每个学习子句的使用次数及LBD值进行记录；当触发学习子句删除条件时，根据学习子句的使用次数和LBD值对学习子句进行删减。采用本发明的技术方案，可提高学习子句的质量，提升求解器的运行效率。

摘要： 本发明公开了一种结合CDCL求解器和量子退火器求解SAT问题的方法，包括通过将SAT问题的每个三元子句拆解为二元子句，并构建目标函数；将原始变量的赋值和辅助变量的赋值通过贪心策略嵌入至量子退火器中的物理量子位中，将每个原始变量赋值嵌入至列量子位，将辅助变量赋值嵌入至行量子位，行量子位斜线链接列量子位，将相关联行量子位通过水平链接链接，以得到嵌入变量的量子退火器；通过嵌入变量的量子退火器和/或CDCL求解器对目标函数递归求解，以确定SAT问题有解或无解。该方法能够在有限尺寸的量子退火器上高效解决SAT问题。

摘要： 本发明涉及在优化求解器机器上求解与海事设施相关联的优化问题。根据实施方式的一方面，操作包括接收海事设施的布局和包括与海事设施上的运输交通工具队相关联的交通工具计数的第一输入。操作还包括：基于所接收到的布局来确定海事设施的加权图表示；以及基于加权图表示和所接收到的第一输入来生成二次无约束二元优化(QUBO)公式。操作还包括：将所生成的QUBO公式提交至第一优化求解器机器；以及接收所提交的QUBO公式的第一解。操作还包括基于所接收到的第一解来确定要由海事设施上的运输交通工具队经过的路径集合，所述路径集合用于将多个船运集装箱运输至相应的目的地位置。

摘要： 本发明提供了一种用于求解线性方程组的光子计算求解器。本发明的求解器包括控制模块、前向计算模块、反向计算模块；所述前向计算模块包括n个前向输入单元、计算单元、m个前向输出单元，每个前向输入单元包括前向光源、前向偏振控制器、前向调制器，每个前向输出单元为前向探测器；所述反向计算模块包括m个反向输入单元、计算单元、n个反向输出单元，每个反向输入单元包括反向光源、反向偏振控制器、反向调制器，每个反向输出单元为反向探测器；前向计算模块和反向计算模块共用一个计算单元，所述计算单元为光子矩阵向量乘法计算模块。本发明相比于现有基于数字电路的求解器具有高速、低功耗的特性。

摘要： 本发明属于量子计算技术领域，特别涉及一种基于混合量子算法的组合优化求解方法、系统及求解器架构，针对用户待求解问题，将其表示为含有目标函数和约束条件的组合优化规范化形式表达优化模型；将优化模型映射到哈密顿量，生成目标函数对应的量子线路及约束条件相关的混合状态哈密顿算子量子线路；通过设定优化器参数及可行态和角度参数，利用量子计算机或模拟器执行量子线路；并通过测量量子线路输出寻找最优近似解。本发明通过在经典和量子计算机之间设置桥梁工具，利用量子计算自动化求解组合优化问题，提高数据处理速度，降低数据复杂度，扩充量子计算实际应用场景。

摘要： 本发明公开了一种存内稀疏矩阵乘法运算方法、方程求解方法以及求解器，其乘法运算方法包括：对原始稀疏矩阵进压缩形成压缩矩阵，将压缩矩阵的元素表示为补码后将矩阵拆分为二进制的符号位矩阵、数据位矩阵；将拆分后的矩阵分别存入二值存储器阵列；将原始向量中与压缩矩阵相乘的元素表示为补码并进行拆分后以电压形式输入存储器阵列，与存储位的电导相乘后以电流的形式输出，检测输出电流并进行模数转换为二进制数值；将各存储器阵列的乘积结果根据二进制运算规则进行移位与累加，得到原始稀疏矩阵与原始向量的乘积。通过上述运算方法，可以降低存储空间，从而降低电路功耗，且避免出现低电导值，减小计算误差。

摘要： 本发明提供一种针对单精度浮点数的任意次方根求解方法及其求解器。求解器包括：除法计算模块，用于对输入的次方根值N进行除法操作；反正切值计算模块，用于将输入的单精度浮点数的尾数部分M进行求反正切值的操作并得到对数值log2M；计算模块，用于对单精度浮点数的指数部分E、次方根值N的倒数1/N以及对数值log2M进行乘法和加法操作；正弦和余弦计算模块，用于对计算模块得到的计算结果求以2为底双曲正弦和余弦值；计算结果整合模块，将求得的双曲正弦和双曲余弦值求和，并与指数部分E的中间计算结果进行整合，得到单精度浮点数格式的最终计算结果。本发明的求解器可以计算任意单精度浮点数的任意次方根值，具有一定通用性。

摘要： 本发明公开了一种安全壳求解方法及安全壳求解器。其中，安全壳求解方法，包括以下步骤：读入模型的相关信息；根据相关信息，通过对气相和液相的动量守恒方程进行求解，以得到气相和液相流速；分别判断相邻两次计算得到的气相和液相流速的方向是否一致；如果一致，则联立蒸汽、不凝气体和液相质量守恒方程以及气相、液相能量守恒方程得到主变量和其它变量的值；对流速等变量进行修正。本发明的安全壳求解方法，采用多相多流场模型，并考虑相间、壁面及流体内部的传热传质过程与现象，对质量守恒方程、动量方程和能量守恒方程进行离散求解，实现了安全壳分析程序对安全壳的热工水力过程的计算，具有准确、可靠的优点。