一、利用PVM实现电荷量变化的并行计算（论文文献综述）
李扬[1]（2021）在《基于流水线像素控制的高速低噪音低功耗CMOS图像传感器研究》文中指出CMOS图像传感器以其集成度高、速度快、功耗低和成本低等优势已经在大部分应用场合取代了CCD图像传感器。相比较于CCD的电荷转移方式,CMOS图像传感器的像素输出以电压形式传递到读出电路,所需要的时间短并且更有利于高速成像。此外,CMOS图像传感器还可以支持更为复杂电路部分的设计实现,例如高速片上模拟前端读出电路、模数转换电路和高速输出接口等,这使得CMOS图像传感器在高速、低噪音、低功耗成像方面展现出了显着的优势。随着近些年CMOS图像传感器制造工艺的发展和设计水平的进步,其读出噪音、暗电流和图像均匀性等指标已经逐渐超越CCD图像传感器。本文首先提出并研究一种CMOS图像传感器的像素阵列操作方法,该方法对像素进行流水线操作以提升传感器工作速度。通过同时操纵相邻两行或多行像素控制时序,可以极大程度地减轻由像素阵列控制信号线延迟引起的传感器帧频限制。在像素曝光控制方面引入了曝光数字状态机,将传统曝光起始操作时间从几百纳秒降低至几十纳秒。为了验证所提出的方法,本文对一个像素阵列矩阵进行了建模和仿真。结果显示通过流水线像素操作,可将像素阵列输出差异的峰峰值从25m V降低至4m V。基于所提出的流水线像素阵列操作方法,本文对配合流水线像素操作的模拟前端读出电路进行设计,并对其噪音性能进行了详细分析。在高增益条件下,流水线像素操作仅比传统像素操作增加30u V的等效输入噪音。其次,本文在具有低功耗计数方式的双斜坡ADC基础上,提出一种基于列级振荡器产生高频时钟的低功耗ADC结构。对于斜坡式ADC而言,高频计数时钟的传输和驱动消耗大量的功耗。本文提出的结构使用列级振荡器在本地产生高频计数时钟,列级振荡器只在有需要的情形下提前开启,可以节省掉高频时钟的传输功耗。本文对提出的列级低功耗ADC进行了全部设计和后仿真,仿真结果表明该ADC结构在10位量化精度、转换时间为1.4us情况下,DNL为+0.55/-0.41,INL为+1.63/-1.2,单列ADC的功耗仅为14.1u W。再次,本文对像素滤波方法进行了研究。对带宽限制、相关双采样和相关多采样进行了详细的数学分析。对相关多采样次数和采样间隔对噪音的影响进行了研究。同时提出一种随机电报信号噪音的自适应滤波方法。通过对像素的噪音进行阈值判定,并自动选择平均滤波或最大值最小值滤波方法,可以大幅降低像素随机电报信号噪音。对随机电报信号噪音的滤波算法验证结果显示在使用本文提出的算法后,随机电报信号噪音在7DN以上的像素数量减少约68%。最后,本文基于180nm CMOS图像传感器工艺设计了一款像素阵列感光面积为21.45mm x 21.45mm,像素结构为4T的CMOS图像传感器测试芯片。基于该测试芯片,对本文提出的流水线像素操作、曝光状态机控制、模拟前端读出电路以及随机电报信号噪音的滤波方法进行了详细验证。使用本文提出的流水线像素操作方法,可以在1.25us行时间下保证像素控制信号和输出信号稳定,并实现2个电子的读出噪音。
刘聪[2]（2021）在《隧道充填结构渗流-侵蚀-应力耦合失稳突水的DEM-SPH模拟分析方法》文中研究指明随着国家基础设施建设的蓬勃发展和“一带一路”宏伟战略实施,交通路网以及水电项目向遍布崇山峻岭的西部地区纵深拓展,我国已成为世界上隧道建设规模与难度最大的国家。隧道修建规模和难度不断增大,数量不断增多,修建过程中突水灾害频发,已经成为制约隧道与地下工程安全建设的世界级难题。根据渗流通道与隔水阻泥结构的不同,可以将隧道突水灾害划分为两大类型:裂隙岩体渐进破坏诱发突水和充填结构渗透失稳诱发突水。其中充填结构失稳突水是指隧道施工中遭遇到宽大裂隙、断层破碎带、岩溶管道等充填结构,内部介质在施工扰动和地下水渗流作用下失稳涌入隧道而诱发突水灾害,该类突水更易形成瞬间喷薄式高压大体量突水灾害,灾变演化机理犹为复杂。本文以隧道充填结构渗流-侵蚀-应力耦合失稳突水模拟分析方法为研究主题,深入研究了地下水渗流和水力侵蚀作用下充填介质体强度弱化进而诱发突水灾变演化机理,提出 了基于 DEM-SPH（Discrete Element Method-Smoothed Particle Hydrodynamics）的两相介质流-固耦合模拟分析方法,取得了一系列具有理论意义和应用价值的研究成果,并依托永莲隧道断层突水突泥、尚家湾隧道岩溶管道突涌水以及引松供水工程TBM隧洞突涌水等典型案例开展了三维隧道充填结构突水突泥灾害演化数值模拟,取得了良好的效果。主要研究成果如下:（1）基于隧道充填结构骨架颗粒-侵蚀细颗粒-地下水三相物质组成假定,推导了考虑水压力作用的多孔介质骨架弹塑性变形控制方程,引入可以同时考虑法向力（压）和剪切力作用的Hyperbolic屈服破坏模型,建立了充填结构骨架介质屈服破坏准则。基于细观尺度颗粒受力平衡分析,推导了细颗粒侵蚀发生的临界水力条件,引入了细颗粒侵蚀速率控制方程和水力侵蚀弱化因子的概念,推导了细颗粒侵蚀作用下骨架孔隙率和渗透率演化控制方程,建立了可以定量表征粘聚力和抗拉强度与细颗粒侵蚀之间弱化关系的充填介质水力侵蚀弱化本构模型。同时引入了可以描述从侵蚀初期至失稳破坏全过程的双曲型流体粘度演化本构模型,建立了泥水混合流体非线性动力学控制方程。最后,从地下水渗流、细颗粒侵蚀、骨架颗粒应力变形的三场耦合角度出发,阐明了“充填体孔隙率增大、介质粘结强度弱化、混合流体粘度变大”的充填结构失稳“三变”演化过程,系统地揭示了充填结构渗流-侵蚀-应力耦合失稳诱发突水突泥灾变演化机理。（2）基于颗粒离散元基本原理,引入了超二次曲线型颗粒形状表征方法及其配套接触检测算法,实现了岩土类材料真实颗粒形状的准确模拟。在第二章充填结构渗流-侵蚀-应力耦合失稳“三变”演化机理的基础上,开发了离散元颗粒粘结水力侵蚀软化本构模型,并通过自主编程,将其嵌入现有离散元模拟方法中,建立了基于DEM的岩土体侵蚀软化模拟分析方法。通过开展了岩土材料三轴压缩、直接剪切等数值试验,研究分析了不同水力侵蚀作用下材料宏观强度的影响规律。（3）根据泥水混合物非牛顿流动特性,引入了双曲线型非线性流体粘度流变模型,定量地描述了混合流体动力粘度随细颗粒侵蚀率之间的变化关系。通过自主编程将该混合流体变粘度流变本构模型嵌入现有的SPH计算程序中,开展了经典的二维方腔剪切流、流体溃坝过程模拟以及流体溃决对刚性圆柱体的冲击过程数值试验,验证了现有程序的有效性,实现了混合流体变粘度流动演化过程模拟分析,为隧道突水过程中地下水真实流态演化的提供了模拟方法。（4）针对充填结构中岩土介质和地下水两相物质组成特点,建立了分别由DEM方法模拟岩土固体介质力学变形和破坏过程、由SPH方法模拟多孔介质中地下水流态演化过程的两相介质耦合模型,同时引入适用于大尺度粒子类流-固耦合问题高效模拟的双向耦合不求解策略,形成了基于DEM-SPH方法的两相介质流-固耦合模拟分析方法。针对复杂工程模型流-固耦合模拟,提出了复杂数值模型构建方法、基于Linux集群的混合并行加速算法和三维可视化处理技术,开展了隧道充填结构失稳诱发突水涌泥过程数值模拟,研究了不同充填固体分数、颗粒尺寸、流体粒子间距以及耦合网格尺寸等条件下泥水混合物流动速度、堆积演化状态。（5）依托江西吉莲高速永莲隧道富水断层破碎带突水突泥灾害、湖北保宜高速尚家湾隧道充填岩溶管道突涌水灾害和吉林引松供水工程3#TBM隧洞突涌水灾害等典型充填结构突水突泥灾害案例,采用本文提出的基于DEM-SPH的充填结构两相介质耦合模拟分析方法,开展三维充填结构失稳诱发突水灾变演化过程数值模拟。深入分析了突水（突泥）灾害发生过程中固体和流体介质的演化状态以及它们流动速度变化规律,监测并记录了关键监测断面处固体和流体突水涌泥流量（质量）的变化。最后,针对TBM隧洞掘进突水涌泥案例,分析了 TBM掘进机刀盘所承受的突水涌泥冲击力变化和刀盘扭矩变化,以数值模拟成功地诠释了现场施工中由于突水涌泥灾害发生造成TBM掘进机刀盘卡顿、无法正常工作的现象。
陈昊磊[3]（2021）在《白光中子源多用途时间投影室读出电子学研究》文中研究表明中子核数据是描述中子与原子核相互作用的数据,对核科学与技术的发展具有重要作用。近年来,随着国内外在核天体物理、核医学、核能利用等领域研究的进展,对中子核数据精度提出了更高的需求。目前国外已经建造了多个用于中子核数据测量的平台,如美国LANSCE的WNR、欧洲的nTOF等,并在平台上开发了多种核数据测量装置,用于对轻带电粒子出射以及裂变反应测量。为了促进我国在先进核技术研究领域的发展,中国散裂中子源反角白光中子源（Back-n）为核数据测量提供了高通量、宽能量范围的中子束流。中子与原子核发生核反应可产生多种带电粒子,为了对核数据进行精确测量,关键需对带电粒子种类进行鉴别。基于入射中子能量、产物出射角、重核能量、轻核电离能损（dE/dx）的反应道甄别法可实现对核反应产物的良好鉴别。时间投影室（TPC）是一种利用电子漂移时间获得带电粒子空间位置的探测装置,端面采用高位置分辨的Micromegas探测器,可实现对核反应产物4π立体角覆盖的径迹、能量测量。利用TPC阴极信号对入射中子定时,结合中子产生时刻和飞行距离可以得到入射中子能量,从而获得粒子鉴别所需的四项参数。为了实现对中子核数据的精确测量,计划在Back-n建造一个基于TPC的核数据测量装置,用于对轻带电粒子出射以及裂变反应进行测量。该装置具有带电粒子测量、中子束流测量以及中子共振照相等功能,被称为多用途时间投影室（MTPC）装置。本论文开展了针对MTPC装置的电子学读出方法研究。论文首先对MTPC装置结构进行描述,通过分析其物理目标,提炼出读出电子学需解决的关键问题。然后对国际上用于TPC探测器读出的电子学系统进行调研,总结各实验采用的读出架构及方法,并结合Back-n束流特点及MTPC装置目标,提出了一套具有可扩展架构的电子学读出方案,基于该方案实现的读出系统可对中子飞行时间、核反应产物径迹与能量进行测量。作为对MTPC装置的预研,由合作组成员搭建了一个基于TPC的原型探测器,主要用于对轻核核反应进行测量。本论文开展了针对原型探测器的读出需求分析,基于MTPC装置可扩展架构的读出方案,结合原型探测器的读出通道需求,提出了原型探测器读出方案,并据此进行电子学系统的实现。在完成原型读出电子学系统的实现后,论文开展了对电子学的详细测试,在确认电子学性能满足原型探测器读出需求后,于Back-n开展了探测器联调实验,验证了读出系统对带电粒子径迹、能量的测量功能,而且具备对核反应产物的良好鉴别能力,说明了该原型读出系统可实现对中子核数据的测量,从而对具有可扩展架构的读出方案进行了验证,为实现MTPC装置的读出系统提供了技术保障。
杨锦渊[4]（2020）在《不同电解液体系石墨烯二维纳米通道静电吸附能质传递原位检测及分子动力学模拟研究》文中认为固液界面静电吸附是一种基本的物理化学现象,典型的应用是超级电容。超级电容具有超快的充放电时间、超高的功率密度和超长的循环寿命等优点,在新能源发电系统、电力交通和国防军事等领域具有广阔的应用前景。随着以石墨烯为代表的新型纳米储能材料以及凝胶聚合物、离子液体和“water in salt”等新型电解液的发展,静电吸附能质传递过程呈现显着的纳米尺度特殊效应,使得基于无限大平板空间和平均场方法传统理论无法对其进行精确描述。因此,亟需理解静电吸附储能新体系中固液界面能质传递过程微观机理,为构建高性能超级电容储能装置提供理论指导。基于上述背景,论文通过电化学石英晶体微天平原位测试和分子动力学模拟相结合的研究方法,聚焦“不同种类电解液/石墨烯二维纳米通道结构”体系的固液界面静电吸附能质传递过程,全面解析了离子微观传输机制和排布特性,发展了相关理论。针对水系电解液/石墨烯纳米通道体系,通过电化学石英晶体微天平原位测试对比孔径/层间距相近的活性炭（～1.13 nm）和石墨烯（～1.07 nm）电极的静电吸附能质传递过程。发现与活性炭异性离子吸附为主不同,石墨烯在该过程中离子传输机制以单一离子主导的离子交换为主。原因在于活性炭内离子传输阻力大,能质传递过程主要通过吸附体相电解液中异性离子实现;而石墨烯内离子传输阻力小,能质传递过程由二维纳米通道内离子和体相电解液中离子交换实现,此时动力学性能更好的离子贡献的比例更高。进一步对层间距在0.4 nm～2.0 nm范围的石墨烯开展电化学石英晶体微天平原位测试,同时通过分子动力学模拟计算了离子在相应石墨烯纳米通道内的扩散系数,揭示阴阳离子扩散系数差异决定了石墨烯静电吸附能质传递过程离子传输机制。该结论进一步在不同种类水系电解液中得到验证。因此,可以通过改变石墨烯层间距或电解液种类有效调控离子传输机制,获得更快离子传输速率以实现超级电容更高功率密度。针对凝胶聚合物电解液/石墨烯纳米通道体系,结合电化学石英晶体微天平原位测试结果和界面非平衡态热力学相关理论,基于时间微元的概念建立静电吸附能质传递过程离子传输模型。以氯化锂为电解质、聚乙烯醇为聚合物组成凝胶聚合物电解液,定量获得不同聚乙烯醇浓度电解液体系中阴阳离子进出石墨烯纳米通道的实时通量。由于阳离子与聚乙烯醇中羟基发生强相互作用,能质传递过程中聚乙烯醇对阳离子传输的阻碍比阴离子更明显。进一步通过分子动力学模拟研究了热力学平衡态下固液界面电解液的微观排布特性,发现聚乙烯醇表现出“尺寸效应”（占据界面空间排挤离子,不利于储能）和“静电屏蔽效应”（提高界面介电常数有效分离阴阳离子,有利于储能）。在它们的共同作用下,静电吸附储能性能随聚乙烯醇浓度的增加呈现先增加后减小的变化趋势。针对离子液体电解液/石墨烯纳米通道体系,结合恒电势分子动力学模拟和传输线模型建立起微观离子传输和宏观电化学阻抗之间的内在联系。由此获得了静电吸附储能不同阶段离子在二维纳米通道内的传输阻抗,发现其随石墨烯电势的升高呈现震荡变化趋势。该现象与储能不同阶段体系中固液界面相互作用和离子间相互作用相对强弱相关。此外,根据非平衡态热力学相关理论,基于时间微元的概念建立了静电吸附储能过程界面离子传输模型,研究了充放电速率对静电吸附储能性能和离子传输机制的影响。发现低充放电速率条件下,石墨烯存储电荷量和离子通量随时间（电势）的响应与热力学平衡态十分接近。而在高充放电速率条件下,同性离子脱附显着偏离热力学平衡态,即同性离子传输受阻是造成高充放电速率下静电吸附储能容量下降的主要原因。针对“water in salt”电解液/石墨烯纳米通道体系,以双三氟甲烷磺酰亚胺锂作为电解质分别构建了“salt in water”电解液和“water in salt”电解液模型,通过分子动力学模拟系统地比较了两种电解液在石墨烯纳米通道内的微观排布特性。发现不同电解液体系中阳离子在负极石墨烯纳米通道内的排布特性存在显着差异,主要原因是游离水分子数目的不同。此外,由于石墨烯纳米通道内电解液与电极之间存在较强的相互作用,削弱了掺杂原子的作用,使得上述电解液体系在氮掺杂石墨烯纳米通道内的微观排布没有表现出特殊性。
徐飞鸿[5]（2020）在《磁光纳米探针磁性及探针对潜伏膜蛋白作用的计算研究》文中进行了进一步梳理恶性肿瘤已经严重危害人类健康,鼻咽癌是较为常见的恶性肿瘤之一,在广东省的发病率尤其高。由于高靶向性、高灵敏度和高光热转换效率等特点,新型磁光纳米生物医学探针在肿瘤的生物成像和治疗领域起着关键作用。氧化铁材料作为磁共振成像造影剂,金纳米材料用作光热治疗,多功能纳米探针可以提高肿瘤的诊疗一体化效果,对肿瘤进行高灵敏度成像诊断的同时还能安全有效地进行治疗。在以前关于多功能纳米探针的成像功能和光热治疗功能已有大量的实验基础,实验工作主要集中在纳米探针的结构设计、制备、性能表征和毒性分析等。纳米探针的磁性会直接影响磁共振成像的灵敏度,纳米探针进入生物体内会与各种生物组织发生相互作用。然而由于原子层面或分子层面的信息缺失,实验手段难以深刻理解新型磁光纳米探针掺杂稀土离子的磁性增强机理以及探针与脂质膜、膜蛋白等生物组织相互作用的机理,多尺度的先导性计算可以发挥重要的作用。磁光纳米探针的设计仍需进一步完善,最佳的稀土离子掺杂量还不确定,探针与肿瘤相互作用的诊疗机理还不明确,特别是理论方面的研究十分缺乏,所以对磁光纳米探针的磁性增强机理以及探针对膜蛋白的作用机理展开先导性的计算研究十分有必要。通过第一原理计算和分子动力学计算的多尺度模拟方法,本论文对磁光纳米探针开展先导性的磁性增强机理研究以及对探针与鼻咽癌关键潜伏膜蛋白的相互作用进行机理研究。基于 SDFT+U（Spin-polarized Density Functional Theory）的第一性原理计算,本论文使用Quantum Espresso软件对稀土离子Dy3+掺杂到γ-Fe2O3中的磁性增强效应进行先导性计算。计算结果表明,体系总磁矩随Dy3+掺杂量的增加先增加后减小,总磁矩下降的原因是稀土离子掺杂量过大导致晶格畸变,出现非共线磁矩。该部分工作从计算上预测了 Dy3+最佳掺杂量的存在,揭示了纳米探针的磁性增强机理。根据先导性的计算,本团队开展了 Dy3+掺杂的γ-Fe2O3纳米颗粒的相关实验。实验结果表明,颗粒的饱和磁矩随着Dy3+掺杂量的增加先增加后减小,与第一性计算的结果规律一致。本团队制备的最佳Dy3+掺杂量下的γ-Fe2O3纳米颗粒的横向弛豫率几乎是掺杂前的两倍。本论文得到颗粒核磁自旋-自旋弛豫率和饱和磁矩的关系为r2∝Ms1.3902。本论文通过先导性的第一性计算指导,在实验上制备出弛豫性能良好的的γ-Fe2O3纳米颗粒,得到了灵敏度高且安全性好的磁共振成像造影剂,为磁光纳米探针在肿瘤的成像诊断方面的应用奠定基础。本论文随后使用Gromacs分子动力学计算软件研究金纳米探针与脂质膜的相互作用以及探针对鼻咽癌关键膜蛋白LMP1（Latent Membrane Protein 1）的作用。通过模拟退火方法,本论文成功将PEG3-SH配体高覆盖率地挂接在金纳米探针的表面。本论文对修饰后的金纳米探针与 DPPC（1,2-DIHEXADECANOYL-RAC-GLYCERO-3-PHOSP）磷脂双分子层的相互作用进行研究。计算结果表明,脂质膜会自发形成膜内的疏水空间,探针与脂质膜会相互吸引靠近,这揭示了探针与脂质膜的相互作用机理。本论文随后研究了修饰后的金纳米探针对鼻咽癌关键蛋白LMP1的作用机理。计算结果表明,探针与蛋白会相互吸引靠近,探针会影响LMP1-TRAF3的二级结构。由于棒状金纳米探针的各向异性,其纵轴的局域表面等离子共振效应比横轴更强,蛋白处于探针的纵轴比处于横轴时更不稳定,探针升温也会加剧蛋白的不稳定性,特别是残基Asp 210（Aspartate）。对整个生物大蛋白的分子动力学计算无法在原子尺度深入理解其中的作用机理,本论文随后使用第一性原理计算代表纵轴的Au（111）金表面和代表横轴的Au（110）金表面对关键残基Asp 210的作用。第一性计算结果表明,Au（111）对Asp 210的作用比Au（110）更强烈,即探针纵轴对Asp 210的作用比横轴更强烈,与分子动力学计算结果一致。本论文通过多尺度计算揭示了磁光纳米探针对鼻咽癌关键蛋白的作用机理,为探针用于肿瘤的光热治疗提供了理论指导。总的来说,本论文揭示了磁光纳米探针的磁性增强机理及探针对鼻咽癌关键蛋白的作用机理,为磁光纳米探针在肿瘤的高灵敏度成像和光热治疗领域提供前瞻性的理论指导,为探针实现肿瘤的诊疗一体化应用奠定良好的理论基础。
林霈泽[6]（2020）在《数值原子轨道下大规模周期性体系的高效杂化泛函计算》文中研究指明第一性原理计算在物理化学数值计算方法中占有重要的地位,近些年来其计算精度与计算速度都取得了很大的进展,也因此在更多领域被广泛应用。在这其中,杂化泛函计算是重要的一类计算,对很多重要的物理性质能得出比较准确的结果。但相比于传统密度泛函理论,杂化泛函的计算量非常大,计算耗时远高于传统密度泛函理论,这制约了其在大体系计算下的应用。为了加速杂化泛函计算,实现其大规模计算,我们在单位元分解（Resolution of Identity,简称RI）方法的基础上,发展出一套高效计算杂化泛函的方法,大大降低了其计算代价,使得杂化泛函的计算资源消耗量降至传统密度泛函理论的量级。只要一个体系能进行密度泛函计算,则其基本可以进行对应的杂化泛函计算。这对于各物理化学体系的精确计算能起到十分重要的作用。RI方法的核心之一是辅助基组,其质量将影响计算精度与计算时间。本工作重点之一在于辅助基组的构造方法。一方面对原有的on-site辅助基构造方法进行了扩展,在保持精度的前提下减少了所需辅助基数目。另一方面提出了新的opt辅助基构造方法。不同于on-site基组只考虑同原子情况,opt基组与化学环境相关,对实际杂化泛函计算拟合得更好。且opt基组数目不受限制,通过增加基组数目可以系统性提高计算精度,解决部分体系在原有辅助基组下计算不准确的问题。二者结合,实现了计算精度与计算速度两方面都优于原有辅助基组的效果。为了加速杂化泛函的计算,本研究提出了稀疏矩阵预筛选、计算框架视角转换、双中心积分备忘算法、周期性加速、矩阵乘顺序选择、Cauchy-Schwarz不等式矩阵预筛选、Cauchy-Schwarz不等式ERI预筛选等一系列新的优化算法,从局域性、对称性、周期性等方面都对计算进行了优化。同时在并行方面,也提出了进行并行分配的“多机调度法”与“K-means法”,以及与密度矩阵、哈密顿量相关的一系列通讯算法,保证了程序的可扩展性。所有算法都完成了高效的程序实现。由此,成功实现了大规模、高并行度的杂化泛函计算,计算时间随体系大小呈线性增长、随计算资源呈线性加速比。现已可以用较少的计算资源,以较快的速度完成数千原子体系的杂化泛函计算。
张赛[7]（2020）在《基于RRAM阵列的存内计算核设计研究》文中研究说明近年来以深度神经网络为代表的人工智能,在广泛的应用中取得了优异的性能,但是人工智能算法计算密集型和访存密集型的特点,导致硬件上计算和存储成本急剧增加,特别是在边缘计算任务中,急需高计算效能比的硬件支持。基于新兴非易失性存储器的存内计算架构,凭借其存储计算一体化、集成密度高和大规模并行计算的特点,成为突破冯诺依曼架构性能瓶颈的最有潜力的解决方案之一。但是,目前提出的多种存内计算核,由于受到阻值式存储器的非线性和模拟计算转换接口的制约,其计算精度和能效都不甚理想。为解决上述问题,论文分析了几种典型的存内计算核的特点及其局限性,设计了一个基于RRAM阵列8位鲁棒性的存内计算核。首先,论文采用8位二值性1T1R结构、固定读取电压和精准加权电路的RRAM阵列方案,减小RRAM器件的非理想性特性对权重量化和计算精度的影响。其次,论文提出了一个基于积分和电荷重新分配体制的积分乘法器,在完成乘和累加模拟计算的同时实现了数模转换,消除了传统的DAC接口,后置加权的方式也消除了RRAM的读取偏差,提升了存内计算的精度和能效。论文还提出了一个电容共享型SAR ADC,通过与积分乘法器共享电容,提升了整体设计的面积利用率和转换速度。最后,论文采用多种低功耗和低噪声技术优化电路设计,并给出了存内计算核的映射方案。电路仿真结果表明,所设计的存内计算核实现了7.26位的有效位数、0.78m W的功耗和1.85 M/s计算速度,对RRAM器件的非理想性特性和工艺偏差、电压/温度波动（PVT）具有很好的鲁棒性。同时,论文基于电路仿真的结果数据,进行了系统级能耗预估和网络准确率仿真,与几种典型的存内计算核和深度学习加速器设计（不具备存内计算能力）相比,所提出的设计在8位高精度模式下实现了2.23倍—7.26倍的能效提升,在Le Net和Alex Net上均获得了相对更高的识别精度。
李飞[8]（2019）在《氦原子在深紫外激光脉冲作用下的双光子双电离研究》文中指出自然界中许多基本过程,例如化学反应、超导、巨磁阻等,都受到多电子动力学的控制。强激光脉冲与原子的相互作用会产生许多非线性现象,诸如多光子电离、高次谐波产生和多电子电离等。深入理解一些简单体系的多电子动力学过程,例如氦原子的双电离过程,有助于我们理解更加复杂体系的多电子动力学过程。本论文通过数值求解含时薛定谔方程研究了氦原子在深紫外激光脉冲作用下的双光子双电离过程,主要结果总结如下:第一,基于原子结构计算的B样条方法,我们开发了一套求解氦原子含时薛定谔方程的程序,该程序可用于研究深紫外激光脉冲作用下氦原子的单光子双电离和双光子双电离过程。第二,氦原子的双光子双电离过程存在一个动力学特征时间tc。当脉冲的持续时间大于特征时间tc时,两个电离电子的能量分布呈现双峰结构,反之呈现单峰结构。我们通过分析两电子波包随时间的演化过程,发现两个电离电子的能量分布呈现双峰的原因是在激光脉冲作用下两电子在原子核附近的振荡过程中,大部分基态两电子的库仑相互作用能被一个电子获得。因此,双峰结构不能作为序列电离的信号。两个电离电子的能量分布呈现单峰的原因是在激光脉冲结束之后大部分基态两电子的库仑相互作用能被两个电子平分。第三,当激光载脉冲的波频率大于氦原子的第二电离能时,双光子双电离过程的特征时间tc和基态两电子的库仑相互作用能（?）12满足特征关系tc（?）12 ≈ 4。根据量子速度极限的概念,特征时间tc可以理解为从氦原子的基态演化到两电子携带不同能量的双电离态所需的最短时间。第四,当改变原子核的电荷量、电子的电荷量、电子的质量,以及同时改变原子核和电子的电荷量时,双光子双电离动力学过程的特征时间tc和基态两电子的库仑相互作用能（?）12仍满足特征关系tc（?）12 ≈ 4。最后,当2S态作为双光子双电离过程的初态时,随着脉冲持续时间的增加,两个电离电子的能量分布呈现由单峰结构到双峰结构的转变。
郭博[9]（2018）在《激光加速Betatron X射线源的产生与应用研究》文中提出近十几年来,基于激光等离子体加速器技术的桌面型“类同步辐射”X射线源——Betatron射线源取得了巨大的进展。Betatron射线由激光等离子体加速器中高能电子束横向振荡产生,拥有媲美第三代同步辐射光源的峰值亮度、微米级源尺寸以及飞秒级的脉冲长度等特点,是一种卓越的紧凑型光源,在高品质成像和飞秒探测相关领域中拥有巨大的潜力。但是目前存在两个亟需解决的、大大限制其实际应用的问题——稳定性不够、光子数不足。本论文针对这两大问题开展了深入的研究:针对Betatron射线源稳定性不足的问题,本论文在第二、三章中通过系统地结合稳定的电离注入以及多发累积的方式,获得了稳定且同时拥有微米级别等效源尺寸的Betatron射线源。其中,单发源位置抖动2微米（r.m.s.）,累积源空间指向和光子数抖动小于5%、光谱抖动小于10%。这种高度稳定的X射线源在高分辨率相衬成像应用中有着卓越的表现,实验结果显示利用该源可以在相衬成像中实现好于5微米的空间分辨率。以上结果为基于高重频、低功率激光的Betatron射线源相关应用铺平了道路。针对光子数不足的问题,本论文在第四、五章中分别利用等离子体密度凹陷以及凸起结构成功地增强了Betatron射线源能量与单发光子数。其中,在利用激光等离子体整形技术构造的等离子体密度凹陷结构中,实验结果以及模拟分析均证明电子束的Betatron振幅得到了可控地增强,从而使得Betatron射线源光子数获得了两倍的提升,达到了1×109光子术发;在混合气产生的等离子体密度凸起结构中,材杉权模拟证明电子以电离注入混合等离子体结构注入的方式被尾场俘获并加速,同时实验与模拟均表明电荷量得到了显着增加。通过该结构,实验中Betatron射线光子数增加至8×109光子术发,这也是目前世界上百TW以下激光所产生最多的Betatron射线单发光子数。此外,为了拓宽Betatron射线源应用的范畴以及探索更多类型Betatron射线的产生,本论文在第六章中利用材杉权数值模拟分别提出了EUV波段以及相干Betatron射线产生的初步思路与方案。
梁逸浩[10]（2018）在《电解液的多尺度模拟和大规模模拟方法》文中研究说明在自然界中,有大量软凝聚态物质和生物体系,其物理性质由其组分间的静电相互作用所主导,因此被统称为库仑多体系统。库仑多体系统的研究对软物质物理和生物物理等相关研究领域有着重要意义。建立高效而精确的计算机模拟算法是研究库仑多体系统的关键。然而,由于静电相互作用的长程性质,库仑多体系统的模拟方法一直是科学计算领域的一个难题。对此人们已经有相当多的计算方法。这些方法大多基于周期性边界条件或者多极展开,具有较高的效率和精度,但依旧存在一些非物理效应。在本论文中,我们将研究两种新的蒙特卡洛模拟方法。一种是针对电解液这类离子流体系统的多尺度模拟方法,另一种是基于GPU的大规模并行模拟方法。多尺度模拟方法的研究已经有很长的历史。过去这类方法主要用于处理偶极子系统,而对离子系统的多尺度算法研究较不成熟。在本文中,我们将对电解液的多尺度模拟方法进行严格的理论分析。从配分函数出发,我们将给出多尺度模拟中所使用的反应势能的定义式。通过忽略边界内外粒子间的短程相互作用,我们给出了反应势格林函数的统计表达式。此外我们还得出,对于非对称电解液,在反应势能中还存在一项不依赖于位置的腔电势,这一项在前人的工作中并没有被提到过。为了能在模拟过程中对格林函数进行快速计算,我们假设腔外连续介质的电势满足线性泊松-玻尔兹曼方程,而腔内电势满足泊松方程。这个边值问题的级数解由Kirkwood给出,故被称作Kirkwood级数。该级数的收敛速度较慢,不适合运用在需要实时计算的模拟中。为了解决这个问题,人们通常将这个级数求和转化为有限的镜像电荷来加速计算。在这之前,这类边值问题的快速镜像电荷算法仅限于处理一些特定的极限情形。我们改进了镜像电荷算法,使之可以高效地用于一般的球面边界。我们还发现,对于电解液这类离子系统,由于模拟是在有限大小的区域内进行的,因而总电量涨落十分重要,只有巨正则系综的模拟才能够正确还原无穷大电解液系统的物理。我们将镜像电荷算法和巨正则系综模拟结合起来,对单价的对称盐溶液进行了多尺度模拟,取得了非常好的效果。类似地,我们还分析了在基于周期性边界条件的算法中非物理效应的来源。我们认识到周期性边界条件应用在电解液系统时,误差不仅来源于周期镜像,也来源于模拟区域内强制电中性条件。我们定量给出了周期性边界条件所含非物理的误差,这个结果与稀薄对称电解液应用周期性边界条件所得模拟结果一致。对于非对称的电解液,或者是浓度较高的电解液,线性泊松-玻尔兹曼方程不再适用。因此以线性泊松-玻尔兹曼方程为基础的镜像电荷算法的正确性无法得以保证。为此,我们推导了 Kirkwood系数的统计表达式。这个表达式非常易于并行化采样。借助我们开发的基于GPU的正则系综蒙特卡洛模拟算法,我们精确提取出了 Kirkwood系数值。这一套方案可以避开考虑用何种方程来描述电解液。我们发现在较浓的电解液中,通过大规模模拟所测出的高阶Kirkwood系数值和用泊松-玻尔兹曼方程所求出的值有较大偏差。这意味着线性泊松-玻尔兹曼方程无法精确描述电解液的线性响应性质。本文还将给出非对称电解液多尺度模拟的测试结果和误差来源分析。本文介绍的另一种方法是一种基于GPU的Metropolis大规模蒙特卡洛模拟方法。GPU的全称为图形显示器（Graphics Processing Unit）,俗称显卡。它最早用于图形渲染,在近年来被广泛地应用于通用高性能计算。在这之前,利用GPU进行Metropolis蒙特卡洛模拟的工作多限于短程相互作用系统。即便是针对长程相互作用的系统,使用的也是并行规约,效率不太高。我们提出了对一般情况的Metropolis蒙特卡洛在GPU上的并行化方法,对顺序更新方式的Metropolis算法进行了并行化,并且在计算能量时没有使用数值近似。在Nvidia Tesla K20上测试发现,相比于CPU上同样功能的串行程序,我们的并行算法加速可达四百多倍。我们利用这个算法进行了电解液的百万粒子数的大规模模拟,并且以很高的精度提取出了描述电解液长程渐进性质的参数。这些参数分别是重整化德拜长度,重整化介电系数以及组分离子的重整化电荷。利用这些重整化参数,我们精确地验证了电解液中普遍存在的参数重整化现象,以及重整化的参数之间的内在联系,从而解决了昂萨格佯谬。
二、利用PVM实现电荷量变化的并行计算（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、利用PVM实现电荷量变化的并行计算（论文提纲范文）
（1）基于流水线像素控制的高速低噪音低功耗CMOS图像传感器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 概述 |
| 1.2 数字成像系统 |
| 1.3 图像传感器的发展 |
| 1.4 CMOS图像传感器基本工作原理和结构 |
| 1.5 CMOS图像传感器研究现状 |
| 1.6 本论文的研究目的和创新点 |
| 1.7 本论文的结构 |
| 第2章 CMOS图像传感器及其性能指标 |
| 2.1 CMOS图像传感器曝光方式 |
| 2.1.1 卷帘快门 |
| 2.1.2 全局快门 |
| 2.2 CMOS图像传感器像素结构 |
| 2.2.1 3T像素 |
| 2.2.2 4T像素 |
| 2.3 CMOS图像传感器的读出电路 |
| 2.4 CMOS图像传感器指标 |
| 2.4.1 量子效率 |
| 2.4.2 满阱 |
| 2.4.3 噪音 |
| 2.4.4 动态范围 |
| 2.4.5 图像均匀性 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 像素流水线控制方法 |
| 3.1 传统4T像素曝光控制和读出操作 |
| 3.2 流水线方式的像素操作 |
| 3.3 多级流水线方式的像素操作 |
| 3.4 流水线像素控制的电路实现 |
| 3.4.1 行译码器 |
| 3.4.2 静态随机读取存储器 |
| 3.4.3 逻辑控制电路 |
| 3.5 像素阵列驱动速度分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于流水线像素控制的模拟读出电路和及其噪音分析 |
| 4.1 基于像素流水线操作的低噪音模拟前端电路 |
| 4.1.1 跨导放大器 |
| 4.1.2 采样保持电路 |
| 4.1.3 模拟前端电路速度分析 |
| 4.1.4 模拟前端电路噪音分析 |
| 4.2 读出电路速度与噪音分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 低功耗双斜坡模数转换器的研究和设计 |
| 5.1 CMOS图像传感器ADC架构和类型分析 |
| 5.1.1 CMOS图像传感器模数转换器架构 |
| 5.1.2 列级模数转换器类型 |
| 5.1.3 双斜坡式ADC |
| 5.2 基于列级振荡器的低功耗模数转换方法 |
| 5.2.1 低功耗ADC架构 |
| 5.2.2 列级振荡器时钟产生和校准 |
| 5.3 低功耗斜坡型模数转换器模块设计 |
| 5.3.1 比较器及其噪音分析 |
| 5.3.2 列级振荡器 |
| 5.3.3 低功耗计数逻辑 |
| 5.3.4 低功耗斜坡型ADC版图设计 |
| 5.4 低功耗斜坡型模数转换器性能分析 |
| 5.4.1 差分和积分非线性 |
| 5.4.2 功耗分析 |
| 5.4.3 ADC速度和噪音分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 图像传感器降噪处理方法 |
| 6.1 带宽限制 |
| 6.2 相关双采样 |
| 6.3 相关多采样 |
| 6.3.1 原理分析 |
| 6.3.2 电路实现 |
| 6.4 随机电报信号噪音滤波算法及其实现方式 |
| 6.4.1 像素噪音分布 |
| 6.4.2 随机电报信号噪音像素时域特性 |
| 6.4.3 随机电报信号噪音滤波实现算法 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 基于流水线像素控制的CMOS图像传感器的测试 |
| 7.1 图像传感器成像系统 |
| 7.1.1 测试芯片 |
| 7.1.2 测试硬件系统 |
| 7.1.3 测试软件系统 |
| 7.1.4 光电测试平台 |
| 7.2 测试结果 |
| 7.2.1 测试芯片光响应曲线和光子转移曲线 |
| 7.2.2 流水线像素控制对速度提升的对比 |
| 7.2.3 流水线像素控制的噪音测试 |
| 7.2.4 相关多次采样对噪音的影响 |
| 7.2.5 成像测试 |
| 7.2.6 测试总结 |
| 7.3 本章小结 |
| 第8章 总结与展望 |
| 8.1 总结 |
| 8.2 展望及后续研究方向 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）隧道充填结构渗流-侵蚀-应力耦合失稳突水的DEM-SPH模拟分析方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 选题依据与目的 |
| 1.1.3 问题的提出 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 充填结构失稳诱发突水灾变演化机理 |
| 1.2.2 离散元模拟方法及粘结强度模型 |
| 1.2.3 非线性流体动力学无网格法数值模拟 |
| 1.2.4 隧道充填结构突水流-固耦合模拟方面 |
| 1.2.5 研究现状存在问题与发展趋势 |
| 1.3 主要研究内容与创新点 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 1.3.3 创新点 |
| 第二章 充填结构渗流-侵蚀-应力耦合失稳诱发突水机理 |
| 2.1 基本假定 |
| 2.2 多孔介质骨架弹塑性变形控制方程 |
| 2.2.1 考虑水压力作用的弹性体平衡方程 |
| 2.2.2 弹塑性本构模型及屈服准则 |
| 2.3 细颗粒水力侵蚀软化本构模型 |
| 2.3.1 侵蚀发生的临界水力条件 |
| 2.3.2 骨架孔隙率和渗透率演化方程 |
| 2.3.3 骨架介质强度弱化规律 |
| 2.4 混合流体非线性渗流控制方程 |
| 2.4.1 连续性方程 |
| 2.4.2 动量守恒方程 |
| 2.4.3 双曲线型流变本构 |
| 2.5 渗流-侵蚀-应力耦合失稳突水灾变机制 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于DEM的水力侵蚀软化模型及模拟分析方法 |
| 3.1 非球形颗粒离散元模拟方法 |
| 3.1.1 基本方程 |
| 3.1.2 超二次曲线颗粒模型 |
| 3.1.3 接触检测算法 |
| 3.1.4 砂石堆积算例验证 |
| 3.2 水力侵蚀软化本构模型及算法实现 |
| 3.2.1 颗粒粘结模型 |
| 3.2.2 水力侵蚀软化模型 |
| 3.2.3 模型求解与计算流程 |
| 3.2.4 模型测试与分析 |
| 3.3 细颗粒含量对材料宏观强度的影响 |
| 3.3.1 岩石力学基本数值试验 |
| 3.3.2 单轴抗压和抗拉强度影响分析 |
| 3.3.3 抗剪强度指标影响分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于SPH的混合流体非线性渗流模拟分析方法 |
| 4.1 SPH方法的计算原理及优势 |
| 4.1.1 积分插值近似方法 |
| 4.1.2 控制方程及SPH离散形式 |
| 4.1.3 边界处理方法 |
| 4.1.4 时步确定与积分求解 |
| 4.1.5 SPH方法的优势 |
| 4.2 混合流体非线性流变模型与求解 |
| 4.2.1 混合流体的流变模型 |
| 4.2.2 SPH运动方程与离散求解 |
| 4.3 典型算例验证及参数敏感性分析 |
| 4.3.1 二维静水箱测试 |
| 4.3.2 溃坝模拟与试验结果对比 |
| 4.3.3 粒子间距对溃坝模拟结果影响分析 |
| 4.3.4 流体粘度对刚体冲击力影响分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于DEM-SPH的两相介质流-固耦合模拟分析方法 |
| 5.1 基于DEM-SPH的流-固耦合计算模型 |
| 5.1.1 岩土体-地下水两相介质模型 |
| 5.1.2 流-固耦合求解算法 |
| 5.1.3 流-固耦合作用力 |
| 5.1.4 固体孔隙率计算 |
| 5.1.5 双向耦合计算流程 |
| 5.2 程序模块化设计及前-后处理方法 |
| 5.2.1 程序计算框架与模块 |
| 5.2.2 复杂地质体三维数值模型构建方法 |
| 5.2.3 基于Linux集群的混合并行加速算法 |
| 5.2.4 数值结果三维可视化后处理方法 |
| 5.3 充填结构体突水涌泥数值模拟 |
| 5.3.1 概化数值模型与计算参数 |
| 5.3.2 固体充填分数影响分析 |
| 5.3.3 充填颗粒尺寸影响分析 |
| 5.3.4 耦合网格尺寸影响分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 充填结构失稳诱发突水灾变演化过程数值模拟 |
| 6.1 尚家湾隧道充填岩溶管道突水模拟 |
| 6.1.1 现场突水情况 |
| 6.1.2 工程地质分析 |
| 6.1.3 模型建立与参数选取 |
| 6.1.4 模拟结果分析 |
| 6.2 永莲隧道富水断层突水突泥模拟 |
| 6.2.1 现场突水情况 |
| 6.2.2 工程地质分析 |
| 6.2.3 模型建立与参数选取 |
| 6.2.4 模拟结果分析 |
| 6.3 吉林引松TBM隧洞突水过程模拟 |
| 6.3.1 现场突水情况 |
| 6.3.2 模型建立与参数选取 |
| 6.3.3 模拟结果分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 博士期间参与的科研项目 |
| 博士期间发表的论文 |
| 博士期间申请的发明专利/软件着作权 |
| 博士期间获得的奖励 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（3）白光中子源多用途时间投影室读出电子学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 中子核数据 |
| 1.2 中子源 |
| 1.2.1 中子源的种类 |
| 1.2.2 散裂中子源 |
| 1.3 中子核数据测量装置 |
| 1.4 本论文研究内容及结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 MTPC实验装置 |
| 2.1 TPC探测器 |
| 2.2 Micromegas探测器 |
| 2.3 MTPC装置 |
| 2.4 读出电子学挑战 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 MTPC读出电子学方案设计 |
| 3.1 相关实验读出电子学调研 |
| 3.1.1 T2K实验 |
| 3.1.2 NIFFTE实验 |
| 3.2 MTPC电荷测量方法讨论 |
| 3.3 MTPC电子学读出方案设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 原型读出电子学系统设计 |
| 4.1 原型探测器 |
| 4.1.1 原型探测器读出需求分析 |
| 4.1.2 原型探测器读出方案 |
| 4.2 前端读出电子学设计 |
| 4.2.1 PAM设计 |
| 4.2.2 ADM设计 |
| 4.2.3 PCMM设计 |
| 4.3 后端读出电子学设计 |
| 4.3.1 DCM设计 |
| 4.3.2 TCM设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 读出电子学系统测试 |
| 5.1 电荷测量性能 |
| 5.1.1 噪声水平测试 |
| 5.1.2 线性测试 |
| 5.1.3 串扰测试 |
| 5.2 时间测量性能 |
| 5.2.1 时钟及触发同步性测试 |
| 5.2.2 定时精度测试 |
| 5.2.3 触发链路延时测试 |
| 5.3 数据传输性能 |
| 5.3.1 光纤传输误码率测试 |
| 5.3.2 千兆以太网速率测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 原型探测器联调实验 |
| 6.1 放射源测试 |
| 6.2 中子束流实验 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 附录 1 前端电子学实物图 |
| 附录 2 后端电子学实物图 |
| 附录 3 前端电子学整体及电子学系统 |
| 附录 4 IIR滤波参数计算 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（4）不同电解液体系石墨烯二维纳米通道静电吸附能质传递原位检测及分子动力学模拟研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 静电吸附现象与超级电容应用 |
| 1.1.1 固液界面静电吸附现象 |
| 1.1.2 超级电容储能特点 |
| 1.1.3 超级电容储能材料发展 |
| 1.1.4 超级电容电解液发展 |
| 1.2 静电吸附界面热力学理论的发展 |
| 1.2.1 经典理论 |
| 1.2.2 近年来的新发展 |
| 1.3 原位表征实验技术 |
| 1.3.1 电化学石英晶体微天平 |
| 1.3.2 固态核磁共振 |
| 1.3.3 小角X射线或中子散射 |
| 1.3.4 红外光谱 |
| 1.4 分子动力学模拟方法 |
| 1.5 本论文研究内容 |
| 2 实验方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验设备 |
| 2.3 材料表征 |
| 2.3.1 扫描电子显微镜 |
| 2.3.2 X射线光电子能谱 |
| 2.3.3 X射线能量色散谱 |
| 2.3.4 比表面积测试 |
| 2.4 超级电容电化学测试 |
| 2.5 电化学石英晶体微天平原位检测技术 |
| 2.5.1 基本原理 |
| 2.5.2 测试系统与测试步骤 |
| 2.5.3 可靠性验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 数值计算方法 |
| 3.1 基本原理 |
| 3.1.1 初始条件和边界条件 |
| 3.1.2 势函数 |
| 3.1.3 截断半径 |
| 3.1.4 系综选择 |
| 3.1.5 轨迹运动求解过程 |
| 3.2 模拟程序及相关数据后处理软件 |
| 3.2.1 LAMMPS |
| 3.2.2 PACKMOL |
| 3.2.3 VMD |
| 3.3 恒电势方法和恒电荷方法 |
| 3.4 恒电势和恒电荷方法在二维受限通道内的适用性研究 |
| 3.4.1 模拟模型和方法 |
| 3.4.2 热力学平衡态下离子微观排布 |
| 3.4.3 热力学非平衡态下离子传输机制 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 水系电解液/石墨烯体系静电吸附过程离子传输机制研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.2.1 可控层间距石墨烯纳米薄膜电极制备 |
| 4.2.2 电化学石英晶体微天平测试 |
| 4.3 可控层间距石墨烯电极 |
| 4.4 传统活性炭电极和石墨烯薄膜电极内离子传输机制研究 |
| 4.5 不同层间距石墨烯电极内离子传输机制研究 |
| 4.5.1 不同层间距二维通道内离子传输原位检测 |
| 4.5.2 二维纳米通道内离子扩散系数 |
| 4.6 不同离子在石墨烯薄膜电极内传输机制研究 |
| 4.7 石墨烯二维通道内双电层微观结构研究 |
| 4.7.1 层间距对离子微观排布的影响 |
| 4.7.2 离子种类对双电层结构的影响 |
| 4.8 本章小结 |
| 5 凝胶聚合物电解液/石墨烯体系静电吸附过程离子传输机制研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于非平衡态热力学方法的离子传输机制研究 |
| 5.2.1 石墨烯薄膜电极与凝胶电解液的制备 |
| 5.2.2 电化学石英晶体微天平原位检测 |
| 5.2.3 固液界面离子传输机制的定性分析 |
| 5.2.4 固液界面离子传输模型的建立与定量分析 |
| 5.3 基于平衡态热力学方法的离子微观排布特性研究 |
| 5.3.1 分子动力学模拟方法 |
| 5.3.2 固液界面电解液微观排布 |
| 5.3.3 固液界面官能团取向分布 |
| 5.4 微观离子传输与宏观阻抗的关联 |
| 5.4.1 分子动力学模拟方法 |
| 5.4.2 传输线模型 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 离子液体电解液/石墨烯体系静电吸附过程离子传输机制研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 分子动力学模拟方法 |
| 6.2.1 模型构建 |
| 6.2.2 模拟方法 |
| 6.3 基于平衡态热力学方法的双电层微观结构研究 |
| 6.3.1 石墨烯表面双电层结构 |
| 6.3.2 二维通道内双电层结构 |
| 6.3.3 固液界面离子自由能阻力分布 |
| 6.3.4 固液界面离子的取向性分布 |
| 6.4 基于平衡态热力学方法的离子传输机制研究 |
| 6.4.1 微分电容曲线 |
| 6.4.2 电极电势与离子传输的关系 |
| 6.4.3 不同储能阶段离子传输阻抗 |
| 6.5 基于非平衡态热力学方法的离子传输机制研究 |
| 6.5.1 固液界面离子传输模型 |
| 6.5.2 充放电速率对离子传输机制的影响 |
| 6.5.3 循环伏安曲线与储能性能 |
| 6.6 石墨烯层数对储能的影响 |
| 6.7 储能过程中的产热 |
| 6.8 本章小结 |
| 7 “WATER IN SALT”电解液/石墨烯体系静电吸附离子微观排布和传输机制研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 分子动力学模拟 |
| 7.2.1 模型构建 |
| 7.2.2 模拟方法 |
| 7.3 离子传输机制研究 |
| 7.3.1 离子运动规律 |
| 7.3.2 溶剂运动规律 |
| 7.3.3 浓度系数演化规律 |
| 7.4 固液界面电解液排布特性 |
| 7.4.1 固液界面离子排布特性 |
| 7.4.2 电解液离子自由能阻力分布特性 |
| 7.4.3 固液界面溶剂排布特性 |
| 7.5 固液界面电荷分布规律 |
| 7.6 原子掺杂对储能的影响 |
| 7.7 本章小结 |
| 8 总结和展望 |
| 8.1 研究总结 |
| 8.2 研究创新点 |
| 8.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
（5）磁光纳米探针磁性及探针对潜伏膜蛋白作用的计算研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 肿瘤简介 |
| 1.1.2 多功能纳米探针 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 稀土掺杂γ-Fe_2O_3造影剂 |
| 1.2.2 金纳米探针与生物分子相互作用 |
| 1.3 计算材料和计算生物物理学 |
| 1.4 选题意义和研究内容 |
| 1.4.1 选题意义 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 第二章 计算理论与方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 密度泛函理论 |
| 2.2.1 密度泛函理论的基本原理 |
| 2.2.2 交换关联项、Hubbard U项、基组和赝势 |
| 2.3 分子动力学方法 |
| 2.3.1 分子动力学的基本原理 |
| 2.3.2 分子动力学力场简介 |
| 2.3.3 系综、温度控制、压力控制和模拟退火 |
| 2.4 计算软件及计算平台 |
| 第三章 磁光纳米探针磁性的第一性原理计算 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 经典磁学计算 |
| 3.3 γ-Fe_2O_3计算模型 |
| 3.4 γ-Fe_2O_3第一性原理的计算方法和参数设置 |
| 3.4.1 计算方法 |
| 3.4.2 Hubbard U项 |
| 3.4.3 赝势文件 |
| 3.4.4 其他参数的设置 |
| 3.5 γ-Fe_2O_3掺杂Dy~(3+)的第一性计算结果分析和讨论 |
| 3.5.1 γ-Fe_2O_3掺杂Dy~(3+)前后的电子态密度 |
| 3.5.2 计算的磁性与实验结果的比较 |
| 3.5.3 成像灵敏度与磁性 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 磁光纳米探针对膜蛋白作用的分子动力学计算 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算模型 |
| 4.2.1 金棒、PEG3-SH和DPPC磷脂双分子层模型 |
| 4.2.2 膜蛋白LMP1-TRAF3模型 |
| 4.3 PEG3-SH修饰金纳米探针的模拟退火过程 |
| 4.3.1 计算方法和参数设置 |
| 4.3.2 退火分析与结果处理 |
| 4.4 修饰后的金纳米探针与脂质膜相互作用的分子动力学模拟 |
| 4.4.1 计算方法和参数设置 |
| 4.4.2 金纳米探针与脂质膜DPPC相互作用的结果分析 |
| 4.5 修饰后的金纳米探针对膜蛋白作用的分子动力学模拟 |
| 4.5.1 计算方法和参数设置 |
| 4.5.2 PEG3-SH及盒子大小的影响 |
| 4.5.3 膜蛋白LMP1结构变化分析 |
| 4.5.4 LMP1和TRAF3之间的氢键和二级结构分析 |
| 4.6 金表面对残基Asp 210作用的第一性计算 |
| 4.6.1 计算方法和参数设置 |
| 4.6.2 残基结构变化分析和电荷分布 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 全文总结 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 攻读学位期间参加的项目及会议情况 |
| 1. 硕士期间参与研究的课题 |
| 2. 参加的学习研讨会及国际会议 |
| 致谢 |
（6）数值原子轨道下大规模周期性体系的高效杂化泛函计算（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 第一性原理计算方法 |
| 1.1 薛定谔方程 |
| 1.1.1 薛定谔方程 |
| 1.1.2 玻恩-奥本海默近似 |
| 1.2 第一性原理计算方法 |
| 1.2.1 Hartree-Fock方法 |
| 1.2.2 密度泛函理论 |
| 1.2.3 Jacob天梯 |
| 1.3 求解本征方程 |
| 1.4 第一性原理计算软件 |
| 1.4.1 现有软件介绍 |
| 1.4.2 ABACUS软件介绍 |
| 第2章 杂化泛函 |
| 2.1 杂化泛函 |
| 2.1.1 杂化泛函方法 |
| 2.1.2 哈密顿矩阵元 |
| 2.1.3 研究现状 |
| 2.2 RI方法 |
| 2.2.1 RI-SVS方法 |
| 2.2.2 RI-V方法 |
| 2.2.3 RI-LVL方法 |
| 第3章 辅助基组构造方法 |
| 3.1 on-site辅助基组构造方法 |
| 3.1.1 on-site辅助基组构造方法 |
| 3.1.2 用主成分分析降低on-site辅助基组数目 |
| 3.2 opt辅助基组构造方法 |
| 3.2.1 opt辅助基组构造方法 |
| 3.2.2 在on-site基组的基础上构造opt基组 |
| 3.2.3 多轨道拟合 |
| 3.2.4 辅助基生成构型 |
| 第4章 高效杂化泛函算法实现 |
| 4.1 稀疏矩阵预筛选 |
| 4.1.1 C矩阵 |
| 4.1.2 V矩阵 |
| 4.1.3 D矩阵 |
| 4.1.4 H~(exx)矩阵 |
| 4.2 计算框架视角转换 |
| 4.3 双中心积分备忘算法 |
| 4.4 周期性加速 |
| 4.5 矩阵乘顺序选择 |
| 4.6 Cauchy-Schwarz不等式矩阵预筛选 |
| 4.7 Cauchy-Schwarz不等式ERI预筛选 |
| 4.7.1 计算框架视角转换下的筛选形式 |
| 4.7.2 周期性加速下的筛选形式 |
| 4.8 程序全流程 |
| 第5章 并行算法 |
| 5.1 并行分配方案 |
| 5.1.1 多机调度法 |
| 5.1.2 K-means法 |
| 5.2 并行通信设计 |
| 5.2.1 各线程间H~(exx)竞争分析与设计 |
| 5.2.2 各进程间H~(exx)、D数据传输方案 |
| 第6章 算法有效性测试 |
| 6.1 辅助基展示 |
| 6.1.1 on-site辅助基组展示 |
| 6.1.2 opt辅助基组展示 |
| 6.2 辅助基组收敛性测试 |
| 6.2.1 Si晶体收敛性测试 |
| 6.2.2 GaAs晶体收敛性测试 |
| 6.2.3 多体系收敛性测试 |
| 6.3 整体精度对比测试 |
| 6.3.1 泛函间与原子轨道基组间精度对比测试 |
| 6.3.2 软件间精度对比测试 |
| 6.3.3 特殊体系精度详细对比测试 |
| 6.4 半导体能带测试 |
| 第7章 算法与程序效率测试 |
| 7.1 稀疏矩阵预筛选对内存消耗量的影响 |
| 7.2 备忘算法对内存消耗量的影响 |
| 7.3 Cauchy-Schwarz不等式预筛选对计算时间的影响 |
| 7.4 “多机调度法”负载均衡测试 |
| 7.4.1 Si晶体测试 |
| 7.4.2 DNA片段测试 |
| 7.5 “K-means法”内存分配测试 |
| 7.6 规模性测试 |
| 7.6.1 计算体系规模测试 |
| 7.6.2 并行规模测试 |
| 7.7 自洽收敛速度测试 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 物理相关附录 |
| .1 原子轨道构造 |
| .2 双中心积分 |
| .3 库仑势 |
| .3.1 HF库仑势 |
| .3.2 HSE库仑势 |
| .3.3 硬截断库仑势 |
| .3.4 软截断库仑势方案一 |
| .3.5 软截断库仑势方案二 |
| .4 平面波辅助基组 |
| .4.1 平面波辅助基组 |
| .4.2 HF库仑势 |
| .4.3 HSE库仑势 |
| .5 计算框架视角转换证明 |
| 算法相关附录 |
| .6 主成分分析 |
| .7 多机调度近似解证明 |
| .8 梯度下降法 |
| .9 模拟退火法 |
| .10 K-means聚类算法 |
| .10.1 EM算法 |
| .10.2 GMM算法 |
| .10.3 K-means算法 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（7）基于RRAM阵列的存内计算核设计研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 基于倒相放大器的存内计算核 |
| 1.2.2 基于无源采样保持电路的存内计算核 |
| 1.2.3 基于二值神经网络的存内计算核 |
| 1.2.4 基于输入脉冲调制的存内计算核 |
| 1.3 研究内容与章节安排 |
| 2 存内计算核的设计基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 神经网络的存内计算实现 |
| 2.3 RRAM |
| 2.3.1 RRAM的结构与机理 |
| 2.3.2 RRAM器件的非理想特性 |
| 2.4 现有相关的存内计算核 |
| 2.4.1 基于倒相放大器的存内计算核 |
| 2.4.2 基于无源采样保持电路的存内计算核 |
| 2.4.3 基于二值神经网络的存内计算核 |
| 2.4.4 基于输入脉冲调制的存内计算核 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于RRAM阵列的存内计算核的设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 设计工艺和性能指标 |
| 3.2.1 工艺选择 |
| 3.2.2 存内计算核的设计指标 |
| 3.3 存内计算核的整体结构设计 |
| 3.4 RRAM建模 |
| 3.4.1 物理模型 |
| 3.4.2 Verilog-A模型实现 |
| 3.4.3 模型参数提取 |
| 3.4.4 RRAM模型仿真 |
| 3.5 RRAM交叉阵列设计 |
| 3.5.1 单元结构的设计选择 |
| 3.5.2 阵列结构的设计选择 |
| 3.6 积分乘法器设计 |
| 3.6.1 积分乘法器 |
| 3.6.1.1 积分乘法器原理 |
| 3.6.1.2 积分乘法器的参数 |
| 3.6.1.3 积分乘法器的设计考量 |
| 3.6.2 整体电路的设计与工作机制 |
| 3.6.3 开关电容电路的结构选型与设计优化 |
| 3.6.4 积分运放的结构选型与设计优化 |
| 3.7 电容共享型SAR ADC设计 |
| 3.7.1 SAR ADC基本概念原理 |
| 3.7.1.1 ADC的基本原理和参数指标 |
| 3.7.1.2 ADC结构类型 |
| 3.7.2 整体架构与工作时序 |
| 3.7.3 采样保持电路的结构选型与设计优化 |
| 3.7.4 动态锁存比较器与自激时钟设计 |
| 3.7.5 DAC电容阵列的结构选型与设计优化 |
| 3.8 存内计算核的映射 |
| 3.9 本章小结 |
| 4 实验与分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 存内计算核仿真 |
| 4.2.1 功能仿真 |
| 4.2.2 性能仿真 |
| 4.2.2.1 积分乘法器性能 |
| 4.2.2.2 电容共享型SAR ADC性能 |
| 4.2.2.3 整体性能 |
| 4.3 神经网络系统预估 |
| 4.3.1 网络整体性能对比 |
| 4.3.2 单核平均性能对比 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 总结和展望 |
| 5.1 论文总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者攻读硕士学位期间取得的科研成果 |
（8）氦原子在深紫外激光脉冲作用下的双光子双电离研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 多光子电离 |
| 1.3 高次谐波产生 |
| 1.4 双电离 |
| 1.5 本文结构 |
| 第2章 氦原子含时薛定谔方程的数值求解 |
| 2.1 定态薛定谔方程的求解 |
| 2.1.1 定态薛定谔方程的无量纲化 |
| 2.1.2 B样条函数介绍 |
| 2.1.3 变分法求解定态薛定谔方程 |
| 2.2 含时薛定谔方程的求解 |
| 2.2.1 激光场的经典描述 |
| 2.2.2 激光与原子相互作用的描述 |
| 2.2.3 含时波函数的求解 |
| 2.3 程序的实现与验证 |
| 2.3.1 本征方程求解的程序化 |
| 2.3.2 跃迁偶极矩的程序化 |
| 2.3.3 程序的验证 |
| 2.4 与氦原子双电离有关的物理量 |
| 2.4.1 两电子的动量分布 |
| 2.4.2 两电子的能量分布 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 从动力学跃迁的特征时间角度理解氦原子的双光子双电离 |
| 3.1 理论方法 |
| 3.1.1 激光脉冲的电场形式 |
| 3.1.2 投影时间的收敛性验证 |
| 3.2 双光子双电离过程的两电子能量分布 |
| 3.2.1 短脉冲作用下的两电子能量分布 |
| 3.2.2 长脉冲作用下的两电子能量分布 |
| 3.2.3 椭圆状单峰结构的形成原因 |
| 3.2.4 椭圆状双峰结构的形成原因 |
| 3.2.5 脉冲持续时间对两电子能量分布的影响 |
| 3.3 双光子双电离过程的特征时间 |
| 3.3.1 特征时间的定义 |
| 3.3.2 特征关系 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 双光子双电离过程的动力学特征关系的普适性研究 |
| 4.1 理论方法 |
| 4.1.1 定态薛定谔方程的无量纲化 |
| 4.1.2 激光脉冲的电场形式 |
| 4.1.3 特殊Whittaker方程的无量纲化 |
| 4.2 数值结果 |
| 4.2.1 原子核电荷量变化时的特征关系研究 |
| 4.2.2 电子电荷量变化时的特征关系研究 |
| 4.2.3 电子质量变化时的特征关系研究 |
| 4.2.4 原子核与电子电荷量同时变化时的特征关系研究 |
| 4.2.5 初态为 2S态的双光子双电离研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）激光加速Betatron X射线源的产生与应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 基于新型激光等离子体加速器的Betatron射线源 |
| 1.2.1 激光等离子体加速器 |
| 1.2.2 Betatron射线源 |
| 1.2.3 Betatron射线源应用 |
| 1.3 论文意义及组织结构 |
| 第2章 Betatron射线稳定性研究 |
| 2.1 实验架设以及参数 |
| 2.1.1 驱动激光聚焦光斑 |
| 2.1.2 驱动激光脉冲时间宽度测量 |
| 2.1.3 气体靶密度标定 |
| 2.1.4 电子能谱仪 |
| 2.2 X射线源位置抖动测量 |
| 2.3 最大期望值法估算X射线能谱 |
| 2.4 Betatron射线优化以及电子束的测量 |
| 2.4.1 等离子体密度优化 |
| 2.4.2 激光焦点位置优化 |
| 2.5 单发X射线参数测量 |
| 2.5.1 单发X射线光斑测量 |
| 2.5.2 单发X射线能谱测量 |
| 2.5.3 单发X射线光子数测量及统计 |
| 2.6 单发X射线源位置和指向稳定性 |
| 2.6.1 单发X射线源位置稳定性测量 |
| 2.6.2 单发X射线指向稳定性测量 |
| 2.7 多发累积提升X射线稳定性 |
| 2.7.1 多发累积X射线指向稳定性 |
| 2.7.2 多发累积X射线光谱、光子数稳定性 |
| 2.8 参数估计法描述多发累积X射线的稳定性 |
| 2.9 本章小结 |
| 第3章 基于Betatron射线的高分辨率相衬成像 |
| 3.1 类同轴全息相衬成像 |
| 3.2 相衬成像实验架设 |
| 3.3 相衬成像实验结果 |
| 3.3.1 小鱼相衬成像结果 |
| 3.3.2 蝴蝶相衬成像结果 |
| 3.4 相衬成像实验结果对比 |
| 3.5 吸收成像实验结果 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 利用等离子体密度凹陷结构增强Betatron射线 |
| 4.1 实验架设以及参数 |
| 4.1.1 主脉冲激光 |
| 4.1.2 整形激光 |
| 4.1.3 气体靶密度标定 |
| 4.1.4 电子能谱仪 |
| 4.1.5 Ross滤片组 |
| 4.2 均匀等离子体中X射线的优化 |
| 4.3 等离子体密度结构产生 |
| 4.4 等离子体密度凹陷结构中Betatron射线增强 |
| 4.4.1 Betatron射线与凹陷位置的关系 |
| 4.4.2 Betatron射线与凹陷长的关系 |
| 4.5 基于电子束横向相空间的分析 |
| 4.5.1 基于单电子横向相空间运动的分析 |
| 4.5.2 基于二维PIC模拟的分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 利用等离子体密度凸起结构增强Betatron射线 |
| 5.1 实验架设 |
| 5.2 均匀等离子中Betatron射线参数测量 |
| 5.3 等离子体密度凸起结构中Betatron射线参数测量 |
| 5.4 实验参数下的PIC模拟 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 EUV波段以及相干Betatron射线产生 |
| 6.1 EUV波段Betatron射线的产生 |
| 6.2 相干Betatron射线的产生 |
| 6.2.1 线偏振激光电离产生相干Betatron射线 |
| 6.2.2 圆偏振激光电离产生相干Betatron射线 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 论文成果总结 |
| 7.2 论文创新点 |
| 7.3 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 最大期望值方法估计X射线能谱 |
| 附录B Ross滤波片法计算X射线能谱 |
| 附录C Betatron辐射并行计算程序开发 |
| C.1 程序中的计算基础 |
| C.2 基础算例测试 |
| C.3 gbR程序安装以及使用说明 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（10）电解液的多尺度模拟和大规模模拟方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 电解液的统计物理 |
| 1.1.1 基本原理 |
| 1.1.2 平均场理论—泊松-玻尔兹曼方程(Poisson-Boltzmann Equation) |
| 1.1.3 德拜充电过程(Debye charging process) |
| 1.1.4 Debye-Huckel理论[4] |
| 1.1.5 DLVO理论 |
| 1.1.6 Onsager佯谬(Onsager's Paradox)与参数的重整化 |
| 1.1.7 基于积分微分方程的理论 |
| 1.2 长程相互作用系统经典模拟方法回顾 |
| 1.2.1 蒙特卡洛模拟和分子动力学模拟 |
| 1.2.2 直接求和法 |
| 1.2.3 基于周期性边界条件的方法 |
| 1.2.4 基于多极展开的方法 |
| 1.3 本文的内容安排 |
| 第二章 多尺度模拟原理 |
| 2.1 简介 |
| 2.2 多尺度建模 |
| 2.2.1 等效相互作用 |
| 2.2.2 德拜充电方法(Method of Debye Charging) |
| 2.2.3 线性泊松-玻尔兹曼方程(Linearized Poisson-Boltmann Theory) |
| 2.3 数值实现 |
| 2.3.1 格林函数的计算 |
| 2.3.2 巨正则蒙特卡洛 |
| 2.3.3 与其它模拟方法的比较 |
| 2.4 结果和讨论 |
| 2.5 周期性边界条件的非物理效应 |
| 2.6 结论 |
| 第三章 平均场近似下的镜像电荷算法 |
| 3.1 简介 |
| 3.2 泊松-玻尔兹曼方程的格林函数 |
| 3.3 镜像电荷表示和算法 |
| 3.3.1 有限Mellin变换 |
| 3.3.2 点镜像电荷和线镜像电荷 |
| 3.3.3 Neumann结果的修正 |
| 3.3.4 n非常大时M_n(u)的渐进行为 |
| 3.3.5 一般情形 |
| 3.4 离散化后的精度和效率 |
| 3.5 正则系综的模拟测试 |
| 3.6 结论 |
| 第四章 基于GPU的大规模蒙特卡洛模拟方法 |
| 4.1 简介 |
| 4.2 并发性 |
| 4.3 GPU实现 |
| 4.3.1 数据设置和随机数 |
| 4.3.2 分解 |
| 4.3.3 能量计算 |
| 4.3.4 组间计算 |
| 4.3.5 组内计算 |
| 4.3.6 全局过程 |
| 4.3.7 多线程单粒子处理 |
| 4.4 测试 |
| 4.5 通过模拟获取电解液的线性响应性质 |
| 4.5.1 浓电解液中的电荷重整化 |
| 4.5.2 模拟的方案 |
| 4.6 结论 |
| 第五章 利用大规模模拟获得多尺度模拟的格林函数 |
| 5.1 简介 |
| 5.2 χ的一般形式 |
| 5.3 通过大规模正则系综模拟来获取{M_t}的值 |
| 5.3.1 有限正则系综模拟的修正 |
| 5.3.2 实现细节和数值结果 |
| 5.4 误差来源分析 |
| 5.5 总结 |
| 全文总结 |
| 附录A 并行计算简介 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
四、利用PVM实现电荷量变化的并行计算（论文参考文献）
- [1]基于流水线像素控制的高速低噪音低功耗CMOS图像传感器研究[D]. 李扬. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2021
- [2]隧道充填结构渗流-侵蚀-应力耦合失稳突水的DEM-SPH模拟分析方法[D]. 刘聪. 山东大学, 2021(11)
- [3]白光中子源多用途时间投影室读出电子学研究[D]. 陈昊磊. 中国科学技术大学, 2021
- [4]不同电解液体系石墨烯二维纳米通道静电吸附能质传递原位检测及分子动力学模拟研究[D]. 杨锦渊. 浙江大学, 2020(01)
- [5]磁光纳米探针磁性及探针对潜伏膜蛋白作用的计算研究[D]. 徐飞鸿. 中山大学, 2020(01)
- [6]数值原子轨道下大规模周期性体系的高效杂化泛函计算[D]. 林霈泽. 中国科学技术大学, 2020(06)
- [7]基于RRAM阵列的存内计算核设计研究[D]. 张赛. 浙江大学, 2020(02)
- [8]氦原子在深紫外激光脉冲作用下的双光子双电离研究[D]. 李飞. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2019(01)
- [9]激光加速Betatron X射线源的产生与应用研究[D]. 郭博. 清华大学, 2018(06)
- [10]电解液的多尺度模拟和大规模模拟方法[D]. 梁逸浩. 上海交通大学, 2018(01)