[發明專利]基于GPU的湍流燃燒數值模擬并行加速實現方法

在審

• 申請號: 202011294549.8
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112380793A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 文敏華;汪申鵬;韋建文;李林穎;張斌;林新華
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F30/25;G06F30/15;G06F9/50;G06F111/10;G06F113/08
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

1.一種基于GPU的湍流燃燒數值模擬并行加速實現方法，其特征在于，通過設置GPU并行計算龍格-庫塔方法的求解過程中的迭代部分，配合設置CPU進行計算過程的數據讀取、數據輸出以及計算流程控制，經加速運算后得到穩態的準確能量密度的分布和溫度分布，從而實現對湍流燃燒問題的穩態數值模擬；

所述的龍格-庫塔方法的求解過程為：[I-ha₁J(uⁿ)]k₁＝h{f(uⁿ)+g(uⁿ)}，[I-ha₂J(uⁿ)]k₂＝h{f(uⁿ+b₂₁k₁)+g(uⁿ+c₂₁k₁)}，uⁿ⁺¹＝uⁿ+ω₁k₁+ω₂k₂，其中：I為單位矩陣，J為非黏性項的雅可比矩陣，f和g分別為非黏性項和黏性項的通量，h為時間步長，a，b，c，ω為與精度和穩定性有關的常參數，迭代部分包括：循環計算黏性通量、非黏性通量以及化學反應數據，從而得到第一迭代系數k₁后刷新網格狀態信息并重新計算黏性通量、非黏性通量以及化學反應數據，從而得到第二迭代系數k₂更新網格狀態的迭代過程，直至穩態判斷通過；

所述的數據讀取包括：讀入網格文件、邊界條件以及參數文件并獲取所有網格內的初始狀態；

所述的初始狀態包括：位置、速度、溫度、壓強、動量、動能；

所述的數據輸出是指：將網格化后的計算域的狀態數組輸出至GPU；

所述的狀態數組包括：位置、速度、溫度、壓強、動量、動能。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述的計算流程控制包括：根據給定的并行數對計算域進行劃分，給每個進程分配相應的計算域并把數據傳輸給對應進程；每個進程對各自計算域內的網格初始化，計算網格內部的溫度和壓強信息。