浙江大学陈硕获国家专利权
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龙图腾网获悉浙江大学申请的专利一种基于辐射度和GPU加速的红外双向热效应仿真方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121351443B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-20发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511941109.X,技术领域涉及:G06F30/20;该发明授权一种基于辐射度和GPU加速的红外双向热效应仿真方法是由陈硕;王章野设计研发完成,并于2025-12-22向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于辐射度和GPU加速的红外双向热效应仿真方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于辐射度和GPU加速的红外双向热效应仿真方法,属于热辐射仿真与并行计算领域。将复杂几何体离散为面片单元,构建基于辐射度理论的面片间辐射能量平衡方程,通过辐射度方法迭代求解面片的最终温度;设计任务级、数据级和指令级三级并行策略,将形状因子计算、辐射度迭代等数据密集型任务迁移至GPU执行,结合结构体数组SoA布局与稀疏矩阵压缩技术优化数据存储,利用CUDA零拷贝技术实现CPU端和GPU端的数据高效共享。本发明突破传统方法对规则网格的依赖,显著提升复杂场景下百万级面片热辐射传输的计算效率与精度,为三维场景红外仿真领域的热辐射间接传输计算和全局光照模型提供高效工具。
本发明授权一种基于辐射度和GPU加速的红外双向热效应仿真方法在权利要求书中公布了:1.一种基于辐射度和GPU加速的红外双向热效应仿真方法,其特征在于,包括以下步骤: S1,将复杂几何体对应的三维模型进行网格划分为离散的面片单元,为每个面片构建基础数据结构并采用结构体数组布局存储于GPU显存中; S2,根据GPU显存容量划分批量个子块,将面片均匀划分到每个子块中; S3,根据面片之间的关系,采用数据级并行计算策略在GPU端先并行计算各子块内两两面片的相对形状因子,再计算子块间两两面片的相对形状因子,将所有非零形状因子采用压缩稀疏行存储为全局相对形状因子稀疏矩阵; 计算相对形状因子时,若两个面片之间存在遮挡面片,则将两个面片的相对形状因子均设为0;否则利用相对形状因子定义式及互易性原理计算两个面片的相对形状因子; S4,根据全局相对形状因子稀疏矩阵建立辐射能量平衡方程,采用数据级并行计算和指令级并行计算的混合策略在GPU端迭代求解每个面片的辐射度和温度;其中用于迭代计算的初始温度值通过任务级并行计算的策略在CPU端求解得到; S5,根据S4的迭代计算结果输出每个面片的最终温度,利用最终温度实现热效应仿真,包括: S501,在初始时间步长,根据初始温度计算得到目标面片的辐射度; S502,根据辐射度和全局相对形状因子稀疏矩阵计算得到目标面片的净热流; S503,结合净热流和目标面片对应的基础数据结构,通过能量守恒定律对面片温度进行更新,得到更新后的目标面片温度; S504,进入下一时间步长,基于更新后的目标面片温度和基尔霍夫辐射定律,根据全局相对形状因子稀疏矩阵建立辐射能量平衡方程,进而求解得到目标面片的辐射度; S505,重复步骤S502-504直至达到预设的时间步长,输出目标面片的最终温度。
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