[发明专利]在PC机上的并行化实现分子污染直接模拟蒙特卡罗方法

摘要

一种在PC机上并行实现分子污染直接模拟蒙特卡罗的方法，具体包括以下步骤：(1)在各节点上进行初始化工作，每个节点上的区域信息互不相关；(2)各个节点计算分子的自由运动及与边界面的碰撞，其中与壁面碰撞计算仅在包含壁面的节点上进行；(3)各节点将所有分子重新排序；(4)各节点计算分子间的碰撞过程；(5)各节点进行宏观量的统计，之后进行本节点下一步取样，即返回(2)；(6)当所有节点取样次数达到预设置，各个节点将计算结果回传到同一节点上，再由该节点进行输出，结束计算。在这种情况下，并行计算显示了容量大、时间短的优越性，不仅解决单个计算机内存不足的难题，而且大大地提高了运算速度。

主权项

一种在PC机上并行实现分子污染直接模拟蒙特卡罗的方法，基于DSMC方法，在整个计算区域采取区域分裂法，将区域按照Z向划分为n个节点，各个节点只处理本节点包含的区域，计算内容完全相同，包括分子的自由运动和与壁面的碰撞、分子由来流进入、分子间的碰撞以及宏观参数的统计；各节点上的网格号保持不变，同时确定分子进入的区域，直接将速度、转动能量、振动能量及分子种类标识传入该节点，节点间的信息交换只存在于相邻节点之间；具体包括以下步骤：(1)在各节点上进行初始化工作，每个节点上的区域信息互不相关；(2)各个节点计算分子的自由运动及与边界面的碰撞，其中与壁面碰撞计算仅在包含壁面的节点上进行，当某分子的网格超出该节点的计算边界，则说明该分子已经离开原来的计算区域而进入新的计算区域，根据分子的网格编号确定出分子进入的新的计算区域；在分子原来所在区域内，将该分子作真空边界处理，而在新的区域内，将该分子作为该区域的N+1，该区域内的分子数目为N个分子处理；此处N为正整数；同时，将该分子离开原节点的分子信息发送至新节点；(3)各节点将所有分子重新排序；(4)各节点计算分子间的碰撞过程；(5)各节点进行宏观量的统计，之后进行本节点下一步取样，即返回(2)；(6)当所有节点，即从节点取样次数达到预设置，各个节点将计算结果回传到主节点上，再由主节点进行输出，结束计算。