Реализация метода конечных объемов и расчет течений вязкого сжимаемого газа на графических процессорах

Авторы

  • К.Н. Волков
  • В.Н. Емельянов
  • П.Г. Смирнов
  • И.В. Тетерина
  • А.Г. Карпенко

Ключевые слова:

графический процессор
параллельный алгоритм
газовая динамика
метод конечных объемов
неструктурированная сетка
технология CUDA

Аннотация

Обсуждаются возможности использования графических процессоров общего назначения для моделирования течений вязкого сжимаемого газа. Для дискретизации уравнений Навье-Стокса используется метод конечных объемов на неструктурированной сетке. Для программной реализации параллельных вычислительных алгоритмов применяется технология CUDA. Приводится решение ряда модельных задач газовой динамики на графических процессорах и обсуждаются подходы к оптимизации программного кода, связанные с использованием различных типов памяти. Сравнивается ускорение счета на графических процессорах по отношению к расчетам на центральном процессоре при использовании сеток различной разрешающей способности и при различных способах разбиения исходных данных на блоки.

Новые вычислительные технологии

Загрузки

Опубликован

2013-04-10

Выпуск

Том 14 (2013): Выпуск 1.

Раздел

Раздел 1. Вычислительные методы и приложения

Авторы

К.Н. Волков

Балтийский государственный технический университет «Военмех» имени Д.Ф. Устинова
1-я Красноармейская ул., 1, 190005, Санкт-Петербург
• ведущий научный сотрудник

В.Н. Емельянов

Балтийский государственный технический университет «Военмех» имени Д.Ф. Устинова
1-я Красноармейская ул., 1, 190005, Санкт-Петербург
• профессор

П.Г. Смирнов

Балтийский государственный технический университет «Военмех» имени Д.Ф. Устинова
1-я Красноармейская ул., 1, 190005, Санкт-Петербург
• аспирант

И.В. Тетерина

Балтийский государственный технический университет «Военмех» имени Д.Ф. Устинова
1-я Красноармейская ул., 1, 190005, Санкт-Петербург
• доцент

А.Г. Карпенко

Санкт-Петербургский государственный университет,
математико-механический факультет
Университетский проспект, 28, 198504, Старый Петергоф, Санкт-Петербург
• аспирант

Библиографические ссылки

  1. Волков К.Н., Емельянов В.Н., Карпенко А.Г., Курова И.В., Серов А.Е., Смирнов П.Г. Численное решение задач гидродинамики на графических процессорах общего назначения // Вычислительные методы и программирование. 2013. 14, № 1. 82-90.
  2. Brandvik T., Pullan G. Acceleration of a 3D Euler solver using commodity graphics hardware // AIAA Paper. 2008. N 2008-607.
  3. Corrigan A., Camelli F., LHohner R., Wallin J. Running unstructured grid-based CFD solvers on modern graphics hardware // AIAA Paper. 2009. N 2009-4001.
  4. Corrigan A., Camelli F., LHohner R., Mut F. Semi-automatic porting of a large-scale Fortran CFD code to GPUs // Int. J. for Numerical Methods in Fluids. 2012. 69, N 2. 314-331.
  5. Brandvik T., Pullan G. An accelerated 3D Navier-Stokes solver for flows in turbomachines // ASME Paper. 2009. N GT2009-60052.
  6. Kampolis I.C., Trompoukis X.S., Asouti V.G., Giannakoglou K.C. CFD-based analysis and two-level aerodynamic optimization on graphics processing units // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 2010. 199, N 9-12. 712-722.
  7. Appleyard J., Drikakis D. Higher-order CFD and interface tracking methods on highly-parallel MPI and GPU systems // Computers and Fluids. 2011. 46, N 1. 101-105.
  8. Волков К.Н., Емельянов В.Н. Моделирование крупных вихрей в расчетах турбулентных течений. М.: Физматлит, 2008.
  9. Волков К.Н. Дискретизация уравнений Навье-Стокса на неструктурированной сетке при помощи метода контрольного объема и разностных схем повышенной разрешающей способности // Ж. вычислит. матем. и матем. физики. 2008. 48, № 7. 1250-1273.
  10. Roe P.L. Characteristic-based schemes for the Euler equations // Annual Review of Fluid Mechanics. 1986. 18. 337-365.
  11. Harten A. High resolution schemes for hyperbolic conservation laws // J. of Computational Physics. 1983. 49, N 3. 357-393.
  12. Sod G.A. A survey of several finite difference methods of systems of nonlinear hyperbolic conservation laws // J. of Computational Physics. 1978. 27, N 1. 1-31.