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

بررسی بر هم کنش میان ذرات جامد و سیال به عنوان مقدمه ای بر شبیه سازی بسیاری از مسائل مهندسی مانند بسترهای سیالی، ته نشینی ذرات و جوهر کاتالیست در سلول های سوختی مورد بررسی قرار گرفته است. یکی از روش های مناسب برای انجام این گونه شبیه سازی ها، ترکیب دو روش شبکه بولتزمن و نمایه هموار می باشد که دارای یک الگوریتم مناسب برای اجرا شدن به صورت موازی می باشند. روش نمایه هموار همانند روش شبکه بولتزمن از یک شبکه ثابت برای شبیه سازی ذرات جامد در سیال استفاده می کند و از این رو یک روش کارامد برای پردازش موازی به کمک کارت گرافیک می باشد. در کار حاضر، پیاده سازی یک الگوریتم مناسب برای موازی سازی ترکیب دو روش نمایه هموار و شبکه بولتزمن روی کارت گرافیک ارائه می شود. به منظور بررسی صحت نتایج، ابتدا جریان سیال درون کانال مورد بررسی قرار گرفت. نتایج زمانی حاکی از آن بود که زمان حل می تواند تا ۸۰ 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 ۶.۵ میلیون گره محاسباتی در واحد زمان را نشان می دهد.

کلیدواژه ها:

Lattice Boltzmann Method ، Smoothed Profile method ، Parallel Processing ، Fluid- solid interaction ، روش شبکه بولتزمن ، روش نمایه هموار ، پردازش موازی ، برهم کنش جامد- سیال