利用GPU平行計算在非結構性網格下的真實流向靜態直接模擬法

Abstract

隨著工程問題漸趨複雜，傳統的計算流體力學不再只是著重在結構性的卡氏座標網格，本研究提出一新方法稱為三角網格下的靜態直接模擬法(QDS Triangular Meshes method QDS-tri)，其改良自以往的靜態直接模擬法(Quiet Direct Simulation QDS)。QDS方法利用數值積分的方式取代了平衡通量法(Equilibrium Flux Method EFM)經由積分速度機率分布函數之通量計算，並且由於其真實流向的特性，通量的計算不再受限於像以往傳統的有限體積法(Finite Volume Method FVM)只能存取於網格間的介面通量。儘管過往有發展過於三角網格下之QDS方法，但是卻是利用方向解耦(direction decoupling)之通量計算。因此在此研究中我們延伸發展了三角網格下的QDS方法，同時保留著其真實流向的特性。為了確認QDS-tri方法之可行性，該方法運用偽一維震波管問題、二維爆炸波問題以及高超速流場問題來驗證，同時也和其他的方法之結果比較。 此外，我們運用圖形處理器(Graphics Processing Unit GPU)的平行運算架構透過CUDA技術來加快計算速度。從最佳結果來看，利用輝達(Nvidia)的GTX Titan X計算下約比單核心的Intel Xeon E5 2650搭配著SSE向量化及最佳化的計算快上了9 6倍。

Date of Award	2018 Jul 13
Original language	Chinese
Supervisor	Matt-Hew Smith (Supervisor)