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第23卷第4期
基于GPU-CUDA加速算法的格子Boltzmann法水滴蒸发三维数值模拟

张庆余、朱长生、朱明芳

公社。计算。物理。,23(2018),第1150-1166页。

在线发布:2018-04

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三维(3D)单组分多相Shan-Chen晶格Boltzmann(LB)模型采用基于用于模拟液滴蒸发的CUDA平台。我们发现相对于基于CPU的3D LB,GPU加速3D LB模型的加速模型随着计算节点数的增加而增加。最大加速为当计算域由$256^3$计算域组成时,大于约300节点。关于使用GPU加速执行的计算3D LB模型,包含通过CPU输出的数据的操作,百分比CPU执行顺序任务所消耗的计算时间随着计算节点数的增加而增加。进行了模型验证通过模拟与拉普拉斯定律和$D^2$定律的比较。然后,采用GPU加速的3D-LB模型模拟蒸发现象在光滑和粗糙的固体表面上的水滴。如图所示,接触角在光滑的固体表面上的蒸发液滴在蒸发过程。对于粗糙固体表面上的蒸发液滴,然而,接触角的时间演化表现出明显的振荡。这个粗糙固体上蒸发液滴的形态演化模拟表面表明接触角的振荡受液-气-固接触的粘滑运动,即脱皮和后退行。这可以归因于显示润湿的液滴的大滞后温泽尔州。

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三维(3D)单组分多相Shan-Chen晶格Boltzmann(LB)模型采用基于用于模拟液滴蒸发的CUDA平台。我们发现相对于基于CPU的3D LB,GPU加速3D LB模型的加速模型随着计算节点数的增加而增加。最大加速为当计算域由$256^3$计算域组成时,大于约300节点。关于使用GPU加速执行的计算包含通过CPU输出数据操作的3D LB模型,百分比CPU执行顺序任务所消耗的计算时间随着计算节点数的增加而增加。进行了模型验证通过模拟与拉普拉斯定律和$D^2$定律的比较。然后,采用GPU加速的3D-LB模型模拟蒸发现象在光滑和粗糙的固体表面上的水滴。结果表明,接触角光滑固体表面上的蒸发液滴在蒸发过程。对于粗糙固体表面上的蒸发液滴,然而,接触角的时间演化表现出明显的振荡。这个粗糙固体上蒸发液滴的形态演化模拟表面表明接触角的振荡受液-气-固接触的粘滑运动,即脱皮和后退行。这可归因于显示润湿的液滴的大滞后温泽尔州。

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三维(3D)单组分多相Shan-Chen晶格Boltzmann(LB)模型采用基于用于模拟液滴蒸发的CUDA平台。我们发现相对于基于CPU的3D LB,GPU加速3D LB模型的加速模型随着计算节点数的增加而增加。最大加速为当计算域由$256^3$计算域组成时,大于约300节点。关于使用GPU加速执行的计算包含通过CPU输出数据操作的3D LB模型,百分比CPU执行顺序任务所消耗的计算时间随着计算节点数的增加而增加。进行了模型验证通过模拟与拉普拉斯定律和$D^2$定律的比较。然后,采用GPU加速的3D-LB模型模拟蒸发现象在光滑和粗糙的固体表面上的水滴。如图所示,接触角光滑固体表面上的蒸发液滴在蒸发过程。对于位于粗糙固体表面上的蒸发液滴,然而,接触角的时间演化表现出明显的振荡。这个粗糙固体上蒸发液滴的形态演化模拟表面表明接触角的振荡受液-气-固接触的粘滑运动,即脱皮和后退行。这可以归因于显示润湿的液滴的大滞后温泽尔州。

张庆余、朱长生和朱明芳。(2020). 基于GPU-CUDA加速算法的格子Boltzmann方法对液滴蒸发的三维数值模拟。计算物理中的通信.23(4).1150-1166.doi:10.4208/cicp。OA-2016-0185
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