Modélisation de phénomène électromagnétiques hyperfréquences sur calculateurs parallèles - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1997

Numerical modelization of microwave electromagnetic problems on parallel computers

Modélisation de phénomène électromagnétiques hyperfréquences sur calculateurs parallèles

Résumé

The purpose of this work is the efficient implementation on parallel computers of a formulation for the modeling of unbounded frequency domain microwave problems. Only parallel computation actually enables to mode1 real devices because it reduces the computation time and mainly arranges enough memory. Maxwell's equations are discretized in three dimensions (3D) using finite elements method coupled with absorbing boundary conditions. The formulation has been implemented on parallel computers with shared or distributed memory. The sequential package has been first implemented on a CRAY Cg8 (shared memory). The parallelism is introduced by adding manually compiler directives and changing the data storage mode increases vector performances. The results show that the parallelization of sequential algorithms can give good performances on this type of architecture. The use of parallel-distributed memory computers (cluster of workstations, CRAY T3E) requires a deep modification of the algorithms in order to obtain good performances. For example, the finite element matrix is distributed on al1 processors and the number of messages passing is also minimized. Some examples of answers of realistic devices enlightened with a plane wave are shown. Application to open waveguides is also presented. The computed far field is in good agreement with those obtained by measures.
L'objectif de ce travail est le portage efficace, sur différents calculateurs parallèles, d'une formulation permettant la modélisation de phénomènes électromagnétiques hyperfréquences en régime harmonique et en espace libre. Cette démarche découle du besoin accru de modéliser des dispositifs toujours plus grands et plus complexes qui ne peuvent êtrerésolus sur des calculateurs scalaires classiques. Les équations de Maxwell en régime fréquentiel sont discrétisées en 3 dimensions par la méthode des éléments finis couplée à des conditions aux limites absorbantes. Les calculateurs parallèles qui servent de support à l'implantation de la formulation sont à mémoire partagée ou distribuée. Le portage sur un CRAY C98 (mémoire partagée) est faite à partir du code séquentiel. Le parallélisme est introduit par l'adjonction manuelle de directives interprétées à la compilation. Les résultats ainsi obtenus tendent à prouver que la parallélisation des algorithmes séquentiels ont une granulité adaptée à ce type d'architecture. Néanmoins, le type de stockage du système matriciel est modifié afin d'accroître les performances vectorielles. L'utilisation de calculateurs à mémoire distribuée (ferme de stations, CRAY T3E) demande un modification complète des algorithmes de sorte à exploiter au mieux les ressources de ces calculateurs en distribuant le stockage de la matrice éléments finis et en minimisant le nombre de passages de messages. L'expérience acquise montre que le calcul parallèle permet la modélisation de géométries réalistes en 3D mais que l'utilisation de tels supports informatiques requière une bonne adéquation algorithmes - architecture cible. Des exemples de problèmes de diffractions par des objets de grande taille sont exposés. Une application de cette méthode aux problèmes de guide d'ondes ouverts de forte puissance est également décrite. Le calcul du champ lointain calculé à partir du champ proche est en bon accord avec les résultats expérimentaux.
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Dates et versions

tel-00139905 , version 1 (03-04-2007)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00139905 , version 1

Citer

Christian Vollaire. Modélisation de phénomène électromagnétiques hyperfréquences sur calculateurs parallèles. Autre. Ecole Centrale de Lyon, 1997. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00139905⟩
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