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二维各向同性湍流直接数值模拟的六边形谱方法及GPU实现和优化
被引量：
1
1
作者
乔海军
李会元
《数值计算与计算机应用》
CSCD
2013年第2期147-160,共14页
本文在六边形傅里叶分析及六边形快速傅里叶变换的基础上,提出了二维各向同性湍流直接数值模拟的对偶六边形傅里叶谱方法和六边形傅里叶谱方法,基于二维Navier-Stokes方程的涡度-速度形式,构造了两种六边形傅里叶谱方法的离散格式,设计...
本文在六边形傅里叶分析及六边形快速傅里叶变换的基础上,提出了二维各向同性湍流直接数值模拟的对偶六边形傅里叶谱方法和六边形傅里叶谱方法,基于二维Navier-Stokes方程的涡度-速度形式,构造了两种六边形傅里叶谱方法的离散格式,设计了其快速求解算法,并且在GPU高性能平台上研制并优化了相应的数值模拟程序.根据方程的具体形式和六边形傅里叶谱方法的特点,从算法层面对方程的求解过程,尤其是非线性Jacobian项快速计算进行优化,经过优化之后,方程求解算法的计算复杂度减少了约30%;根据GPU的体系结构和数值模拟程序的功能要求,将计算模块全部设计为在GPU上运行的kernel函数,尽量避免内存与显存之间的数据拷贝,并在软件工程层面上对代码进行性能优化.优化后的GPU程序获得了高达50倍的加速比.在此基础上,我们对二维各向同性湍流进行了初步的数值模拟,并考察了在不同初始雷诺数条件下,能量和拟涡能随着时间的演变曲线.计算结果表明六边形傅里叶谱方法与传统的傅里叶谱方法一样高效精确.
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关键词
GPU
CUDA
六边形傅里叶谱方法
二维
各向同性
湍流
直接数值模拟
原文传递
二维各向同性湍流的Sedov型解及其应用
2
作者
冉政
万书晓
《上海大学学报（自然科学版）》
CAS
CSCD
北大核心
2009年第6期653-658,共6页
二维各向同性湍流能量逆级串现象是湍流理论中具挑战性的问题之一,基于二维不可压缩Navier-Stokes方程的统计解,对此问题进行了讨论.研究表明,新的Sedov型解精确解对于二维各向同性湍流能量逆级串现象的刻画与数值模拟和实验结果有较好...
二维各向同性湍流能量逆级串现象是湍流理论中具挑战性的问题之一,基于二维不可压缩Navier-Stokes方程的统计解,对此问题进行了讨论.研究表明,新的Sedov型解精确解对于二维各向同性湍流能量逆级串现象的刻画与数值模拟和实验结果有较好的一致性.
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关键词
二维
各向同性
湍流
Karman-Howarth方程
精确解
能量逆级串
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职称材料
题名
二维各向同性湍流直接数值模拟的六边形谱方法及GPU实现和优化
被引量：
1
1
作者
乔海军
李会元
机构
中国科学院软件研究所
中国科学院研究生院
出处
《数值计算与计算机应用》
CSCD
2013年第2期147-160,共14页
基金
国家自然科学基金项目(No.91130014)资助
广东省计算科学重点实验室和广东省引进创新科研团队计算科学科研团队支持
文摘
本文在六边形傅里叶分析及六边形快速傅里叶变换的基础上,提出了二维各向同性湍流直接数值模拟的对偶六边形傅里叶谱方法和六边形傅里叶谱方法,基于二维Navier-Stokes方程的涡度-速度形式,构造了两种六边形傅里叶谱方法的离散格式,设计了其快速求解算法,并且在GPU高性能平台上研制并优化了相应的数值模拟程序.根据方程的具体形式和六边形傅里叶谱方法的特点,从算法层面对方程的求解过程,尤其是非线性Jacobian项快速计算进行优化,经过优化之后,方程求解算法的计算复杂度减少了约30%;根据GPU的体系结构和数值模拟程序的功能要求,将计算模块全部设计为在GPU上运行的kernel函数,尽量避免内存与显存之间的数据拷贝,并在软件工程层面上对代码进行性能优化.优化后的GPU程序获得了高达50倍的加速比.在此基础上,我们对二维各向同性湍流进行了初步的数值模拟,并考察了在不同初始雷诺数条件下,能量和拟涡能随着时间的演变曲线.计算结果表明六边形傅里叶谱方法与传统的傅里叶谱方法一样高效精确.
关键词
GPU
CUDA
六边形傅里叶谱方法
二维
各向同性
湍流
直接数值模拟
Keywords
GPU
CUDA
Hexagonal spectral Fourier methods
Two-dimensional isotrop- ic turbulence
Direct numerical simulation
分类号
O357.5 [理学—流体力学]
原文传递
题名
二维各向同性湍流的Sedov型解及其应用
2
作者
冉政
万书晓
机构
上海大学上海市应用数学和力学研究所
出处
《上海大学学报（自然科学版）》
CAS
CSCD
北大核心
2009年第6期653-658,共6页
基金
国家自然科学基金资助项目(90816013
10572083)
文摘
二维各向同性湍流能量逆级串现象是湍流理论中具挑战性的问题之一,基于二维不可压缩Navier-Stokes方程的统计解,对此问题进行了讨论.研究表明,新的Sedov型解精确解对于二维各向同性湍流能量逆级串现象的刻画与数值模拟和实验结果有较好的一致性.
关键词
二维
各向同性
湍流
Karman-Howarth方程
精确解
能量逆级串
Keywords
two-dimensional isotropic homogeneous turbulence Karman-Howarth equation exact solution inverse energy cascade
分类号
O357.5 [理学—流体力学]
下载PDF
职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
二维各向同性湍流直接数值模拟的六边形谱方法及GPU实现和优化
乔海军
李会元
《数值计算与计算机应用》
CSCD
2013
1
原文传递
2
二维各向同性湍流的Sedov型解及其应用
冉政
万书晓
《上海大学学报（自然科学版）》
CAS
CSCD
北大核心
2009
0
下载PDF
职称材料
已选择
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