拉杰什·雷迪;R.班纳吉。 基于GPU加速VOF的多相流求解器及其在喷雾中的应用。 (英语) Zbl 1390.76877号 计算。流体 117, 287-303 (2015). 摘要:开发了一种新的基于流体体积(VOF)的两相流求解器,该求解器已被通用图形处理器(GPGPU)并行化。采用有限体积法在二维笛卡尔网格上显式求解不可压Navier-Stokes方程,压力泊松方程在GPU上结合几何多重网格法求解。此解算器性能是通过对照标准基准测试用例对其进行验证而建立的。此外,通过将解算器加速度与代码的串行版本进行比较来确定解算器加速度。然后,利用该求解器研究了二维平面液体射流由于气流共同流动而导致的主射流破碎。研究了液气相速度比对射流破碎的影响。 引用于三文件 理学硕士: 76T10型 液气两相流,气泡流 76平方米25 其他数值方法(流体力学)(MSC2010) 65日元10 特定类别建筑的数值算法 关键词:两相流;VOF模型;一次雾化;GPU计算 软件:CUDA公司 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{R.Reddy}和\textit{R.Banerjee},计算。液体117287--303(2015;Zbl 1390.76877) 全文: 内政部 参考文献: [1] Rider,W.J。;Kothe,D.B.,《重建体积跟踪》,《计算物理杂志》,141112-152,(1998)·Zbl 0933.76069号 [2] Pilliod,J.E。;Puckett,E.G.,跟踪材料界面的二阶精确流体体积算法,《计算物理杂志》,199465-502,(2004)·Zbl 1126.76347号 [3] 萨斯曼,M。;斯梅雷卡,P。;Osher,S.,《计算不可压缩两相流解的水平集方法》,《计算物理杂志》,114146-159,(1994)·Zbl 0808.76077号 [4] 奥尔森,E。;Kreiss,G.,两相流的保守水平集方法,《计算物理杂志》,210,225-246,(2005)·Zbl 1154.76368号 [5] Glimm,J。;McBryan,O.,《界面的计算模型》,《高级应用数学》,第6期,第422-435页,(1985年) [6] Tryggvason,G。;邦纳,B。;Esmaeeli,A。;Juric,D。;Al-Rawahi,N。;Tauber,W.,《多相流计算的前跟踪方法》,《计算物理杂志》,169708-759,(2001)·Zbl 1047.76574号 [7] 安德森,D.M。;麦克法登,G.B。;Wheeler,A.A.,流体力学中的扩散界面方法,《流体力学年鉴》,第30期,第139-165页,(1998年)·Zbl 1398.76051号 [8] 巴达拉西,V.E。;Ceniceros,H.D。;Banerjee,S.,用相场模型计算多相系统,计算物理杂志,190,371-397,(2003)·Zbl 1076.76517号 [9] 保险丝,D。;Agbaglah,G。;Josserand,C。;波皮内特,S。;Zaleski,S.,《液滴、气泡和波的数值模拟:最新进展》,《流体动力学研究》,41,1-24,(2009)·Zbl 1423.76002号 [10] 林,S.P。;Reitz,R.D.,液体喷射形成的水滴和喷雾,《流体力学年鉴》,30,85-105,(1998)·Zbl 1398.76047号 [11] Reitz,R.D.,《高压汽化喷雾中初级雾化过程的建模》,《喷雾技术》,309-337,(1987) [12] Ariane,V。;Burluka,A.A。;Borghi,R.,液体喷射“雾化”的欧拉模型的发展,At Sprays,11619-642,(2001) [13] 易卜拉欣,A.A。;Jog,M.A.,压力旋流雾化器喷出液膜的非线性破碎模型,J Eng燃气轮机动力,129945,(2007) [14] 梅纳德,T。;Tanguy,S。;Berlemont,A.,耦合水平集/VOF/ghost流体方法:验证和应用于液体射流一次破碎的3D模拟,国际J Multiph Flow,33,510-524,(2007) [15] 保险丝,D。;A.巴圭。;Boeck,T。;Le,Moyne L。;Leboissettier,A。;Popinet,S.,用八叉树自适应网格细化和VOF方法模拟初级原子化,国际多流杂志,35,550-565,(2009) [16] Le,Chenadec V。;Pitsch,H.,《一次雾化计算的保守框架及其在喷嘴和密度比效应研究中的应用》,At Sprays,23,1139-1165,(2013) [17] 斯卡多维利,R。;Zaleski,S.,自由表面和界面流动的直接数值模拟,《流体力学年鉴》,31567-603,(1999) [18] Desjardins,O。;穆罗,V。;Pitsch,H.,《模拟湍流雾化的精确保守水平集/虚流体方法》,《计算物理杂志》,2278395-8416,(2008)·Zbl 1256.76051号 [19] Herrmann,M.,《关于使用改进水平集网格法模拟初级雾化》,《喷雾》,21,283-301,(2011) [20] 勒巴斯,R。;Menard,T。;博,P.a。;Berlemont,A。;Demoulin,F.X.,《初级破碎和雾化的数值模拟:DNS和建模研究》,《国际多相流杂志》,35,247-260,(2009) [21] 李,X。;Soteriou,M.C。;Kim,W。;Cohen,J.M.,真实旋流喷射器产生的喷雾的高保真模拟,J Eng燃气轮机动力,136,1-10,(2014) [22] Griebel M,Zaspel P.三维两相不可压缩Navier-Stokes方程的多GPU加速求解器。收录人:Griebel M,Zaspel P(编辑)。三维两相不可压缩Navier-Stokes方程的多GPU加速求解器。计算机计算科学与研究发展2010;25:第65-73页。 [23] Elsen,E。;LeGresley,P。;Darve,E.,使用GPU对高超声速飞行器的绕流进行大型计算,《计算物理杂志》,22710148-10161,(2008)·Zbl 1218.76035号 [24] Vanka,S.P。;Shinn,A.F。;Sahu,K.C.,《使用图形处理单元的计算流体动力学:挑战和机遇》,(2011年),科罗拉多州IMECE,第1-12页 [25] Appleyard,J。;Drikakis,D.,高并行MPI和GPU系统的高阶CFD和界面跟踪方法,计算流体,46,101-105,(2011)·Zbl 1431.76005号 [26] Kuo,F.-A。;M.R.史密斯。;谢长伟。;Chou,C.-Y。;Wu,J.-S.,通用守恒方程的GPU加速及其在几个工程问题中的应用,计算流体,45,147-154,(2011)·Zbl 1430.76017号 [27] 郭,S。;邱,P。;林,R。;Lin,Y.,求解不可压缩两相流的GPU实现,世界科学院-工程技术,52,878-886,(2011) [28] Kelley,J.,使用水平集方法捕捉界面,用GPU加速模拟两相不可压缩流体流动,(2009年),《国际力学杂志》。工程师大会。博览会。美国佛罗里达州,第2221-8页 [29] Zaspel,P。;Griebel,M.,求解多GPU集群上的不可压缩两相流,计算流体,80,356-364,(2013)·Zbl 1284.76012号 [30] Brackbill,J.U。;科特,D.B。;Zemach,C.,《模拟表面张力的连续体方法》,《计算物理杂志》,100335-354,(1992)·Zbl 0775.76110号 [31] Shinjo,J。;Umemura,A.,《液体喷射初步破碎的模拟:韧带和液滴形成的动力学》,《国际多道流动杂志》,36,513-532,(2010) [32] 陈,X。;马·D。;杨,V。;Box,P.O.,撞击射流雾化的高保真模拟,At Sprays,231079-1101,(2013) [33] Youngs,D.L.,具有大流体畸变的依赖时间的多材料流动,数值方法流体动力学,24,273-285,(1982)·兹比尔0537.76071 [34] 斯卡多维利,R。;Zaleski,S.,《矩形网格中连接线性界面和体积分数的分析关系》,《计算物理杂志》,164228-237,(2000)·Zbl 0993.76067号 [35] Aulisa,E。;Manservisi,S。;斯卡多维利,R。;Zaleski,S.,《一种几何面积保护流体平流体积的方法》,《计算物理杂志》,192,355-364,(2003)·Zbl 1032.76632号 [36] Aulisa,E。;Manservisi,S。;斯卡多维利,R。;Zaleski,S.,三维笛卡尔几何中用最小二乘拟合和分裂平流进行界面重建,《计算物理杂志》,2252301-2319,(2007)·Zbl 1118.76048号 [37] 哈洛,F。;Welch,J.,自由表面流体的含时粘性不可压缩流动的数值计算,物理流体,82182-2190,(1965)·Zbl 1180.76043号 [38] Rhie,C.M。;Chow,W.L.,机翼后缘分离湍流的数值研究,AIAA J,211525-1532,(1983)·兹伯利0528.76044 [39] Muralidhar K,Sundararajan T(编辑)。计算流体流动和传热。第二版阿尔法科学国际;2003 [40] Chang,Y.C。;Hou,T.Y。;梅里曼,B。;Osher,S.,《不可压缩流体流动欧拉界面捕捉方法的水平集公式》,《计算物理杂志》,124449-464,(1996)·兹伯利0847.76048 [41] NVIDIA CUDA编程指南。2.3版。;2009. 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