Zastosowanie technologii GPGPU do wspomagania inżynierskich obliczeń numerycznych na przykładzie analizy przepływu przez ośrodek dwufazowy płyn – ciało stałe

Butterweck, A.; Ghaemi, M. H.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Zastosowanie technologii GPGPU do wspomagania inżynierskich obliczeń numerycznych na przykładzie analizy przepływu przez ośrodek dwufazowy płyn – ciało stałe

Autorzy

Butterweck A. , Ghaemi M. H.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

http://www.mechanik.media.pl/

Identyfikatory

Warianty tytułu

Numerical engineering calculation aided GPGPU technology ilustrated by example of fluid flow through a simplified porous media

Konferencja

XV Międzynarodowa Szkoła Komputerowego Wspomagania Projektowania, Wytwarzania i Eksploatacji, Jurata, 09-13 maja 2011 r.

Języki publikacji

Abstrakty

W artykule po przedstawieniu podstawowych informacji na temat technologii GPGPU oraz struktury NVIDIA CUDA opisano równania zachowania rządzące przepływami oraz ich dyskretyzację numeryczna. Następnie zbadano możliwości wykorzystania technologii GPGPU w celu zoptymalizowania czasu wykonywania obliczeń numerycznych przepływu przez ośrodek dwufazowy (płyn – cząsteczki ciała stała stałego) zbliżony do ośrodka porowatego. W tym celu opisano model numeryczny ośrodka; aby sprawdzić poprawność działania programu obliczeniowego początkowo wykonano test przepływu przez prostokątny kanał przepływowy bez obecności ciał stałych w kanale. Kolejno przeprowadzono obliczenia pełnego modelu dla czterech rozmiarów siatek obliczeniowych 32x32, 64x64, 128x128 oraz 256x256. Przedstawiono wyniki (rozkłady ciśnienia, prędkości wypadkowej, ciśnienia i prędkości wypadkowej odniesionej) dla wybranego rozmiaru siatki i wybranego wariantu zagęszczenia cząsteczek ciał stałych oraz ich promienia. Ponadto wyliczono odchylenie standardowe każdej z wielkości. Porównano czas wykonania obliczeń na CPU i GPU i określono granicę przydatności każdego z nich.

In this paper at first basic description of GPGPU technology and NVIDIA CUDA structure are presented. Then, the conservation equations for fluid flow and their numerical discretisation are given. Next, the possibilities of applying GPGPU technology to minimise the time needed for numerical calculations of fluid flow through porous media are investigated and numerical model of porous media is delivered. To verify coded solver fluid flow through an empty channel is tested. Then, the main results have been presented for four sizes of numerical grids: 32x32, 64x64, 128x128 and 256x256. Calculations are done for each grid one size and soecified density and size of solid particles. Finally, the results (including standard deviation value and distribution of pressure, velocity, reference pressure and reference velocity) for the chosen variants are presented. The main criteria for selecting the adequate method is the time of calculation. The value of this criteria for both methods are determined for each variant and the critical grid numbers are expressed.

Słowa kluczowe

technika GPGPU obliczenia numeryczne

GPGPU technique numerical calculations

Wydawca

Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich

Czasopismo

Mechanik

Rocznik

2011

Tom

R. 84, nr 7(CD)

Strony

81--88

Opis fizyczny

Bibliogr. 3 poz., rys.

Twórcy

autor

Butterweck A.

autor

Ghaemi M. H.

Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa Politechniki Gdańskiej

Bibliografia

[1] NVIDIA CUDA Compute Unified Device Architecture Programming Guide Version 2.0.
[2] Puzyrewski R., Sawicki J.: Podstawy mechaniki płynów i hydrauliki, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2000.
[3] Scheidegger A.E.: The physics of flow through porous media, University of Toronto Press, Toronto 1974.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BOS4-0027-0098