多松弛时间格子Boltzmann方法在GPU上的实现

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	多松弛时间格子Boltzmann方法在GPU上的实现
	张云 ; 王小伟 ; 葛蔚 ; 杨朝合
刊名	计算机与应用化学
	2011
期号	03 页码:265-269
关键词	格子Boltzmann方法多松弛时间模型方腔流 GPU
中文摘要	近年来,随着统一计算设备构架(CUDA)的出现,高端图形处理器(GPU)在图像处理、计算流体力学等科学计算领域的应用得到了快速发展。属于介观数值方法的格子Boltzmann方法(LBM)是1种新的计算流体力学(CFD)方法,具有算法简单、能处理复杂边界条件、压力能够直接求解等优势,在多相流、湍流、渗流等领域得到了广泛应用。LBM由于具有内在的并行性,特别适合在GPU上计算。采用多松弛时间模型(MRT)的LBM,受松弛因子的影响较小并且数值稳定性较好。本文实现了MRT-LBM在基于CUDA的GPU上的计算,并通过计算流体力学经典算例——二维方腔流来验证计算的正确性。在雷诺数Re=[10,10~4]之间,计算了多达26种雷诺数的算例,并将Re=10~2,4×10~2,10~3,2×10~3,5×10~3,7.5×10~3算例对应的主涡中心坐标与文献中结果进行了对比。计算结果与文献数值实验符合较好,从而验证了算法实现的正确性,并显示出MRT-LBM具有更优的数值稳定性。本文还分析了在GPU上MRT-LBM的计算性能并与CPU的计算进行了比较,结果表明,GPU可以极大地加快MRT-LBM的计算,NVIDIA Tesla C2050相对于单核Intel Xeon 5430 CPU的加速比约为60倍。
公开日期	2014-08-27
内容类型	期刊论文
版本	出版稿
源URL	[http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/10797]
专题	过程工程研究所_研究所（批量导入）
推荐引用方式 GB/T 7714	张云,王小伟,葛蔚,等. 多松弛时间格子Boltzmann方法在GPU上的实现[J]. 计算机与应用化学,2011(03):265-269.
APA	张云,王小伟,葛蔚,&杨朝合.(2011).多松弛时间格子Boltzmann方法在GPU上的实现.计算机与应用化学(03),265-269.
MLA	张云,et al."多松弛时间格子Boltzmann方法在GPU上的实现".计算机与应用化学 .03(2011):265-269.