پیاده سازی پردازش موازی روی کارت گرافیک برای شبیه سازی جریان سیال با روش شبکه بولتزمن و نمایه هموار

Abstract

بررسی بر هم کنش میان ذرات جامد و سیال به عنوان مقدمه‌ای بر شبیه سازی بسیاری از مسائل مهندسی مانند بسترهای سیالی، ته نشینی ذرات و جوهر کاتالیست در سلول‌های سوختی مورد بررسی قرار گرفته است. یکی از روش‌های مناسب برای انجام این گونه شبیه سازی‌ها، ترکیب دو روش شبکه بولتزمن و نمایه هموار می‌باشد که دارای یک الگوریتم مناسب برای اجرا شدن به صورت موازی می‌باشند. روش نمایه هموار همانند روش شبکه بولتزمن از یک شبکه ثابت برای شبیه سازی ذرات جامد در سیال استفاده می‌کند و از این رو یک روش کارامد برای پردازش موازی به کمک کارت گرافیک می‌باشد. در کار حاضر، پیاده سازی یک الگوریتم مناسب برای موازی سازی ترکیب دو روش نمایه هموار و شبکه بولتزمن روی کارت گرافیک ارائه می‌شود. به منظور بررسی صحت نتایج، ابتدا جریان سیال درون کانال مورد بررسی قرار گرفت. نتایج زمانی حاکی از آن بود که زمان حل می‌تواند تا 80 برابر بوسیله کارت گرافیک کاهش یابد. در ادامه نیروی پسای وارد بر یک کره در جریان سیال و همچنین شبیه سازی سقوط یک ذره در سیال ساکن بر اثر نیروی وزن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده بر روی کارت گرافیک، نشان دهنده افزایش توان محاسباتی تا 6.5 میلیون گره محاسباتی در واحد زمان را نشان می‌دهد.