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序言:发展高性能计算需要思考的几个战略性问题
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作者 李国杰 《中国科学院院刊》 CSSCI CSCD 北大核心 2019年第6期605-608,共4页
高性能计算机是我国科学技术快速发展的标志性成果,已成为继高铁之后的又一张'中国名片'。一个发展中国家在尖端计算技术上能迅速走到世界前列,这是一件了不起的事情。对我国高性能计算机的现状,有人极力赞美——'中国超级... 高性能计算机是我国科学技术快速发展的标志性成果,已成为继高铁之后的又一张'中国名片'。一个发展中国家在尖端计算技术上能迅速走到世界前列,这是一件了不起的事情。对我国高性能计算机的现状,有人极力赞美——'中国超级计算机技术实力碾压美国'的醒目标题曾在网上刷屏;也有人表示疑虑,认为国产的超级计算机是'用航母运载沙丁鱼'。对发展高性能计算的目标和策略选择,学术界也有不同的看法。 展开更多
关键词 高性能计算 超级计算 高性能计算 战略性问题
基于大数据处理的高性能计算机研究与发展 预览
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作者 张瑢 叶英姿 冶金明 《电脑与信息技术》 2019年第4期36-39,共4页
文章综合归纳了当前高性能计算机的发展状况和特点,并依据高性能计算机的发展趋势,介绍高性能计算与大数据的关系以及高性能计算在大数据处理中的作用;着重讨论高性能计算机的组成与关键技术及其发展趋势;并介绍当前国内外E级计算发展... 文章综合归纳了当前高性能计算机的发展状况和特点,并依据高性能计算机的发展趋势,介绍高性能计算与大数据的关系以及高性能计算在大数据处理中的作用;着重讨论高性能计算机的组成与关键技术及其发展趋势;并介绍当前国内外E级计算发展计划及其面临的技术挑战。 展开更多
关键词 大数据 高性能计算 高性能计算 研究与发展
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电网灵活性的高性能分析
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作者 黄振宇 陈有素 《全球能源互联网》 2019年第1期1-7,共7页
电网近年来的高速发展需要内外兼备的灵活性以保障其经济可靠的运行。世界各地智能电网的迅猛发展让电网和其他系统之间的关系越来越紧密。电网和其他系统正逐渐融合成为一个能源有机体。这给能源领域带来了根本性的挑战,同时也为电网... 电网近年来的高速发展需要内外兼备的灵活性以保障其经济可靠的运行。世界各地智能电网的迅猛发展让电网和其他系统之间的关系越来越紧密。电网和其他系统正逐渐融合成为一个能源有机体。这给能源领域带来了根本性的挑战,同时也为电网消除传统的严格边界条件进而提升其灵活性提供了难得的机遇。从能源有机体的各个层面探讨了提高电网灵活性的可能性。电网存在着巨大的灵活性潜力,但是挖掘这些潜力需要高性能的分析方法和工具以实现电网的整体设计和能源有机体的全方位评估,并适应系统规模的逐渐扩大和复杂度的不断提高。介绍了几个开源软件平台和软件包作为灵活性电网高性能分析的样例。它们已被应用于能源有机体的大规模分析、优化和控制。提出的'电网沙盘'(GridSandbox)概念可作为一个开放式的环境,用于评估各类高性能分析方法和工具的有效性。建设灵活性电网所需的高性能分析方法和工具的开发需要来自数学、计算、数据科学、电网以及其他能源领域等多个学科专家的通力合作。高性能分析研究领域仍有许多空白亟需填补,具备广阔的研究和应用前景。 展开更多
关键词 电网灵活性 高性能分析 开源软件 高性能计算 协同仿真
CPU与GPU的计算性能对比 预览 被引量:2
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作者 韩菲 李炜 《电子技术与软件工程》 2019年第1期125-126,共2页
本文首先对CPU与GPU的硬件架构进行简单介绍,其次采用CPU串行计算地球物理中反射点旅行时,再次采用GPU与CPU协同异构的方式,CUDA编程语言同样计算相同反射点旅行时,对比分析两种核处理器的计算速度,得出在计算10000个反射点旅行时时,GP... 本文首先对CPU与GPU的硬件架构进行简单介绍,其次采用CPU串行计算地球物理中反射点旅行时,再次采用GPU与CPU协同异构的方式,CUDA编程语言同样计算相同反射点旅行时,对比分析两种核处理器的计算速度,得出在计算10000个反射点旅行时时,GPU的计算效率比CPU高14倍。 展开更多
关键词 GPU 并行计算 计算效率 高性能计算
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中国超算产业发展现状分析
5
作者 历军 《中国科学院院刊》 CSSCI CSCD 北大核心 2019年第6期617-624,共8页
超级计算历来是衡量一个国家科技水平和创新能力的重要标志,也是促进社会经济可持续发展、产业转型升级和提高人民生活水平的重要手段之一。在国家政策大力支持下,近10年来的中国超算产业迎来了飞速发展的阶段,在某种程度上达到了国际... 超级计算历来是衡量一个国家科技水平和创新能力的重要标志,也是促进社会经济可持续发展、产业转型升级和提高人民生活水平的重要手段之一。在国家政策大力支持下,近10年来的中国超算产业迎来了飞速发展的阶段,在某种程度上达到了国际先进水平。文章回顾近10年来国内外超算产业的发展现状,解读我国超算行业所面临的机遇与挑战。在分析了未来超算产业发展的技术趋势后,从政策、产业和技术等角度为中国超算产业在E级计算时代的爆发提供了产业政策的相关参考建议。 展开更多
关键词 超级计算 高性能计算 现状分析 E级计算 规划建议
高性能计算集群云化部署 预览
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作者 张琦 《中国管理信息化》 2019年第3期144-146,共3页
随着云计算与虚拟化技术的不断发展,虚拟化层对资源的耗用越来越低,而云化资源池对各种软硬件资源利用率的提升优势越来越明显。在云计算环境下进行高性能计算已成为可能。文章重点介绍如何在集群系统快速搭建高性能计算私有云环境。
关键词 高性能计算 计算 虚拟化 集群系统 地震资料处理
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基于公共云的HPC集群实现及自动伸缩闲时计算研究 预览
7
作者 田永军 何万青 +1 位作者 孙相征 余洋 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2019年第7期1155-1160,共6页
对于HPC用户来说,计算成本是迁云所考虑的重要因素之一,阿里云上提供的抢占式实例,是一种按需实例,旨在降低使用公共云计算资源成本,抢占式实例市场价格是波动的,通常远低于正常的按需实例,甚至达到正常按需实例的一折。抢占式实例一般... 对于HPC用户来说,计算成本是迁云所考虑的重要因素之一,阿里云上提供的抢占式实例,是一种按需实例,旨在降低使用公共云计算资源成本,抢占式实例市场价格是波动的,通常远低于正常的按需实例,甚至达到正常按需实例的一折。抢占式实例一般会在创建时为用户保留一段最短时间,过后有可能会被释放,所以一般适用于无状态的应用场景。提出在公共云上的自动伸缩策略,其面向通用的HPC集群调度器,基于用户的应用软件类型、提交作业规律以及用户对性能和成本等多方面需求,自动在云上部署扩容计算资源,控制成本。对用户来说,可以做到“only pay for what you want and what you use”。基于公共云上丰富的资源规格类型和售卖方式,利用自动伸缩服务,抢占式实例,断点续算等技术可以配置低成本的公共云上HPC自动伸缩方案:用户提交作业的同时可以指定成本上限,自动伸缩服务自动在低于此成本的前提下寻找和扩容抢占式计算资源,同时利用断点续算功能保证作业在计算资源切换的时候可以继续运算。最后,通过LAMMPS和GROMACS两个高性能应用实例验证了该策略的可行性和有效性。 展开更多
关键词 高性能计算 公共云 自动伸缩 断点续算 闲时计算伸缩模型
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基于ARMv8架构的面向机器翻译的单精度浮点通用矩阵乘法优化 预览
8
作者 龚鸣清 叶煌 +2 位作者 张鉴 卢兴敬 陈伟 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2019年第6期1557-1562,共6页
针对使用ARM处理器的移动智能设备执行神经网络推理计算效率不高的问题,提出了一套基于ARMv8架构的单精度浮点通用矩阵乘法(SGEMM)算法优化方案。首先,确定ARMv8架构的处理器执行SGEMM算法的计算效率受限于向量化计算单元使用方案、指... 针对使用ARM处理器的移动智能设备执行神经网络推理计算效率不高的问题,提出了一套基于ARMv8架构的单精度浮点通用矩阵乘法(SGEMM)算法优化方案。首先,确定ARMv8架构的处理器执行SGEMM算法的计算效率受限于向量化计算单元使用方案、指令流水线和缓存未命中的发生概率;其次,针对三点导致计算效率受限的原因实现向量指令内联汇编、数据重排和数据预取三条优化技术;最后,根据语音方向的神经网络中常见的三种矩阵模式设计测试实验,实验中使用RK3399硬件平台运行程序。实验结果表示:方阵模式下单核计算速度为10.23 GFLOPS,达到实测浮点峰值的78.2%;在细长矩阵模式下单核计算速度为6.35 GFLOPS,达到实测浮点峰值的48.1%;在连续小矩阵模式下单核计算速度为2.53 GFLOPS,达到实测浮点峰值19.2%。将优化后的SGEMM算法部署到语音识别神经网络程序中,程序的实际语音识别速度取得了显著提高。 展开更多
关键词 ARMv8 单指令多数据流计算 基础线性代数子程序库 高性能计算
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基于科研驱动的计算机系统结构教学模式改革 预览
9
作者 王耀彬 唐苹苹 +1 位作者 李凌 卜得庆 《高教研究:西南科技大学》 2019年第1期67-71,共5页
由于传统的“计算机系统结构”课程已不能适应现阶段高性能计算发展的需要,许多国外大学都增添了相关的前沿课程,用以研讨该领域的最新课题。基于其他高校的教学动态,结合西南科技大学计算机系统结构课程的实际情况,通过与学生研讨高性... 由于传统的“计算机系统结构”课程已不能适应现阶段高性能计算发展的需要,许多国外大学都增添了相关的前沿课程,用以研讨该领域的最新课题。基于其他高校的教学动态,结合西南科技大学计算机系统结构课程的实际情况,通过与学生研讨高性能芯片体系结构设计的前沿问题,以问题为导向,培养学生对问题的思考和解决能力,并以“课堂+项目”的方式来激发学生的科研能力,完成多核时代“计算机系统结构”课程模式的创新。 展开更多
关键词 计算机系统结构 高性能计算 处理器 教学模式创新
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面向数据流结构的指令映射优化方法 预览
10
作者 李易 常成娟 +3 位作者 卢圣健 江道忠 范东睿 叶笑春 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2019年第1期9-13,共5页
在高性能计算领域,数据流是一类重要的计算结构,也在很多实际场景表现出很好的性能和适用性。在数据流计算模式中,程序是以数据流图来表示的,数据流计算中一个关键的问题是如何将数据流图映射到多个执行单元上。通过分析现有数据流结构... 在高性能计算领域,数据流是一类重要的计算结构,也在很多实际场景表现出很好的性能和适用性。在数据流计算模式中,程序是以数据流图来表示的,数据流计算中一个关键的问题是如何将数据流图映射到多个执行单元上。通过分析现有数据流结构的指令映射方法及其不足,提出了基于数据流结构的新型指令映射优化方法。主要是根据多地址共享数据包的特性对指令映射方法进行优化,延迟多地址共享数据路由包的拆分,减少网络拥堵。 展开更多
关键词 高性能计算 数据流计算 指令映射 多地址共享数据包
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高性能计算机发展及应用探讨 预览
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作者 许喜斌 《工程技术研究》 2019年第9期96-97,153共3页
高性能计算机是各国科技实力的体现,发展中国家和发达国家都投入大量时间和资金进行开发研究,推进了高性能计算机的发展。文章主要介绍高性能计算机的基本概念及国内外的发展状况,重点分析高性能计算机特点,探讨我国高性能计算机的应用... 高性能计算机是各国科技实力的体现,发展中国家和发达国家都投入大量时间和资金进行开发研究,推进了高性能计算机的发展。文章主要介绍高性能计算机的基本概念及国内外的发展状况,重点分析高性能计算机特点,探讨我国高性能计算机的应用发展。 展开更多
关键词 高性能计算 智慧城市 大数据 计算
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我国高性能计算科技政策分析——与美国NSCI计划对比
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作者 历军 《中国科学院院刊》 CSSCI CSCD 北大核心 2019年第2期197-205,共9页
高性能计算技术作为国家战略需求,正日益受到各国的高度重视。美国基于对计算科学发展趋势及新一轮信息技术(IT)革命到来的认识,于2015年颁布了著名的“国家战略计算计划”(NSCI),指明了在未来一段内时间围绕高性能计算技术与产业发展... 高性能计算技术作为国家战略需求,正日益受到各国的高度重视。美国基于对计算科学发展趋势及新一轮信息技术(IT)革命到来的认识,于2015年颁布了著名的“国家战略计算计划”(NSCI),指明了在未来一段内时间围绕高性能计算技术与产业发展的战略目标、任务、方向及发展路径,同时构建了组织架构、明确了各方面的责任分工,可谓是一份完整的国家战略计划。我国通过《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》、“九五”至“十三五”国家科技发展及科技创新规划、国家高技术研究发展计划(“863”计划)、国家重点基础研究发展计划(“973”计划)、国家自然科学基金重大研究计划、《国家创新驱动发展战略纲要》、国家“科技创新2030—重大项目”等一系列重大战略规划与政策,有力地支持了高性能计算技术与产业的发展,在国际上取得了骄人的业绩。但相较于美国NSCI计划的前瞻性、科学性及系统性,我们在决策定位、政策配套、政策与现实对接等方面还需要做大量深入、系统、现实的工作。否则,我们将难以走出“追赶—落后—再追赶”的怪圈。 展开更多
关键词 高性能计算 国家战略计算计划 国家政策 冯·诺依曼结构 后摩尔时代
面向材料科学研究的新型高性能计算平台系统 预览
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作者 王康 杨运平 +3 位作者 刘波平 付康 吴志平 尹敏 《计算机与现代化》 2019年第3期39-44,50共7页
高性能计算集群作为保证国家科研开展的'基础设施'已上升为国家战略。高性能计算应用广泛,特别在材料科学研究方面,是必不可少的工具。当下为科学计算用户提供高质量的远程化、可视化、图形化的高性能计算平台成为当前高性能服... 高性能计算集群作为保证国家科研开展的'基础设施'已上升为国家战略。高性能计算应用广泛,特别在材料科学研究方面,是必不可少的工具。当下为科学计算用户提供高质量的远程化、可视化、图形化的高性能计算平台成为当前高性能服务研究的突破口。本文提出基于材料科学研究的新型高性能计算平台系统,该系统基于Java语言开发,采用B/S架构为用户提供服务,实现主流材料科学研究的计算软件与平台的整合,设计友好的用户操作界面,提供方便的接入方式,并结合OpenPBS优化作业调度方法为平台用户提供优先级更高的计算需求,保证材料科研应用中更高效的计算资源。 展开更多
关键词 超级计算 高性能计算 超算应用 材料科学
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基于OpenFOAM的不同网格数下并行计算性能分析 预览
14
作者 王冠石 陈宇 +3 位作者 蒋文涛 田晓宝 王清晟 周志宏 《生物医学工程研究》 2019年第1期63-67,共5页
当前,高性能计算极大地促进了众多领域的发展,因此,探究高性能计算的潜在的运算能力尤为重要。本研究基于自由、开源的计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)平台OpenFOAM,测试了一个多核计算集群在不同网格数和计算节点数下... 当前,高性能计算极大地促进了众多领域的发展,因此,探究高性能计算的潜在的运算能力尤为重要。本研究基于自由、开源的计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)平台OpenFOAM,测试了一个多核计算集群在不同网格数和计算节点数下的并行计算时间,通过分析加速性能和计算效率来探究其潜在的运算能力。结果表明,多核并行计算很难达到理想的线性加速性能,甚至当计算能力达到饱和时,加速性能反而下降。同时,随着网格数量的增加,即计算规模的增大,计算效率也越来越高。本研究对于实现基于OpenFOAM的最佳多核并行计算策略具有一定参考价值。 展开更多
关键词 高性能计算 并行计算 网格数量 OPENFOAM 性能分析
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基于公共科学计算的AI和HPC应用研究 预览
15
作者 黄石平 《电脑编程技巧与维护》 2019年第2期122-123,171共3页
近年来AI和HPC应用研究广泛兴起,几乎覆盖了所有领域。公共科学计算为AI和HPC提供了完整的公共科学计算平台,实现多业务项目组的高性能IT资源池共享,实现通用IT系统研发和应用的融合,为深化企业或者高教院校的科研信息化服务以及高性能... 近年来AI和HPC应用研究广泛兴起,几乎覆盖了所有领域。公共科学计算为AI和HPC提供了完整的公共科学计算平台,实现多业务项目组的高性能IT资源池共享,实现通用IT系统研发和应用的融合,为深化企业或者高教院校的科研信息化服务以及高性能业务应用赋能。 展开更多
关键词 公共科学计算 人工智能 高性能计算
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新兴高性能计算行业应用及发展战略
16
作者 冯圣中 李根国 +4 位作者 栗学磊 齐富民 黄典 万艺 吴金成 《中国科学院院刊》 CSSCI CSCD 北大核心 2019年第6期640-647,共8页
数据密集型新兴行业应用快速发展,是近年来高性能计算应用日益广泛和深入的主要特征。新兴高性能行业应用,在高性能计算系统技术创新、计算环境创新与应用创新等各个层面,都带来了新的挑战与机遇。文章在系统总结领域应用进展的基础上,... 数据密集型新兴行业应用快速发展,是近年来高性能计算应用日益广泛和深入的主要特征。新兴高性能行业应用,在高性能计算系统技术创新、计算环境创新与应用创新等各个层面,都带来了新的挑战与机遇。文章在系统总结领域应用进展的基础上,概括了新兴行业应用的技术特点与挑战,提出了加大高性能计算系统核心技术创新力度、构建面向新型应用的高性能计算环境、大力推进高性能应用软件研发、大力推进传统应用的新方法开发,以及大力推进大数据人工智能等新领域基准评测工具研发等发展战略建议。 展开更多
关键词 新兴行业应用 数据驱动 数据密集型计算 高性能计算
中国高通量计算机的自主研发之路
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作者 范东睿 叶笑春 +1 位作者 包云岗 孙凝晖 《中国科学院院刊》 CSSCI CSCD 北大核心 2019年第6期648-656,共9页
随着互联网技术的迅猛发展,高性能计算的主要应用从传统的科学与工程计算为主逐步演变为以数据处理为核心,这给传统高性能计算机体系结构带来巨大挑战的同时,也使高通量计算应运而生。文章从应用特征出发阐述了高通量计算与传统高性能... 随着互联网技术的迅猛发展,高性能计算的主要应用从传统的科学与工程计算为主逐步演变为以数据处理为核心,这给传统高性能计算机体系结构带来巨大挑战的同时,也使高通量计算应运而生。文章从应用特征出发阐述了高通量计算与传统高性能计算的差别,并探讨了高通量计算的基础理论、关键技术,以及中国科学院在高通量计算核心芯片及系统领域的研究成果;以期通过高通量计算机关键技术的研究与突破,为缓解我国核心芯片'卡脖子'的问题,以及为构建智能万物互联时代的新型高性能计算平台作出贡献。 展开更多
关键词 高性能计算 高通量计算 数据中心 系统熵
基于HPC的多学科多物理场耦合虚拟飞行试验方法
18
作者 铁鸣 于盈 +1 位作者 张星 王建林 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1733-1740,共8页
虚拟飞行试验是临近空间飞行器总体性能验证补充手段。多物理场耦合建模仿真的复杂性对虚拟试验精度和效率都形成挑战,已成为系统仿真领域的一个经典问题。基于此,建立了多物理场耦合仿真模型,提出多物理场耦合的高效并行仿真架构和多... 虚拟飞行试验是临近空间飞行器总体性能验证补充手段。多物理场耦合建模仿真的复杂性对虚拟试验精度和效率都形成挑战,已成为系统仿真领域的一个经典问题。基于此,建立了多物理场耦合仿真模型,提出多物理场耦合的高效并行仿真架构和多专业异构CAE 模型协同运行方法,研究了任务级、算法级混合大规模并行仿真技术,构建了基于高性能计算机(High performance computer,HPC)的虚拟飞行试验系统(Flight system testbed,FST),显著提高了虚拟飞行试验效率,对飞行器总体设计水平的提升具有重要意义。 展开更多
关键词 虚拟飞行试验系统 临近空间飞行器 多物理场耦合 高性能计算 总体性能
新工科理念下高性能计算导论课程内容与实践教学的探索 预览
19
作者 王玉柱 张玉清 +2 位作者 季晓慧 管建和 夏军宝 《教育教学论坛》 2019年第25期97-98,共2页
本文从新工科背景下高性能计算导论课程建设的目标出发,陈述了该课程在国内的教学现状。在此基础上,结合自身的教学实践阐述了课程的设计和实践教学的探索,分析了教学实践的效果,强调了动手实践在课程教学中的重要性。
关键词 高性能计算 实践教学 教学改革
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基于超算暨HPIC-LBM的大时空尺度三维湍流磁重联数值模拟研究 预览
20
作者 颜辉 朱伯靖 +2 位作者 万文 钟英 David A Yune 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2019年第8期89-94,共6页
大时空尺度湍流磁重联(LTSTMR)是空间物理、太阳物理、宇宙学领域中一种普遍存在的爆发现象。磁能转移-释放-耗散、等离子体加热及高能粒子加速是研究该类现象的核心内容,而研究湍流在LTSTMR中如何起作用是解决以上问题的关键所在。2D/2... 大时空尺度湍流磁重联(LTSTMR)是空间物理、太阳物理、宇宙学领域中一种普遍存在的爆发现象。磁能转移-释放-耗散、等离子体加热及高能粒子加速是研究该类现象的核心内容,而研究湍流在LTSTMR中如何起作用是解决以上问题的关键所在。2D/2.5D磁重联模型因其在物理图像简化方面忽略了自然界爆发现象的3D属性和本质。文中基于新型HPIC-LBM粒子算法,在天河2号平台上开展了LTSTMR十万核心级别的数值实验工作。首次获得了太阳大气活动磁重联精细演化(0~500 km)耗散区内oblique不稳定性证据。证明了耗散区内微观集体集合效应宏观表现的3种具体形式:湍流磁场self-generating-organization、湍动等离子体self-feeding-sustaining及磁场与等离子体间的相互作用。该研究为在超算平台上应用三维磁重联模型开展大时空尺度湍流磁重联提供了一种新途径。 展开更多
关键词 HPIC-LBM 三维湍流磁重联 大时空尺度 磁能转移-释放-耗散 高能粒子加速 高性能计算
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