×

气体爆轰计算中基于ISAT方法的并行化学加速算法。 (英语) Zbl 1390.76637号

小结:基于原位自适应制表(ISAT)方法[S.B.教皇库布斯特。理论模型。第1卷,第1期,第41–63页(1997年;Zbl 1046.80500号)]提出了一系列用于模拟非定常、可压缩、反应流动的并行化学加速算法。然后将这些算法应用于二维气体爆轰计算,以识别化学反应的加速性能。这些算法是两种并行策略的组合,一种被称为主要策略,包括纯本地处理(PLP)和转置处理(TP),另一种被称作平衡策略,包括数据分配处理(DAP)和数据交换处理(DEP)。根据主要策略中处理方法的选择,这些算法分为两组,即基于PLP的算法(单个PLP、PLP/DEP、PLP/DAP、PLP/DAP1和PLP/DAP2)和基于TP的算法(单TP、TP/DEP和TP/DAP)。对于所有这些算法,ISAT中使用了数据表的节点删除技术,以避免由于化学反应流计算的不稳定特性而导致表大小过度增长。计算结果表明,与直接积分(DI)算法的计算结果相比,基于TP-的算法具有更好的计算精度。在计算效率方面,所有算法的化学加速比都在3.00到4.60之间,但在10000个时间步长之后,加速比为2.50的单个PLP算法除外。与仅基于相应主策略的单一算法相比,主策略和平衡策略之间的组合算法具有更大的化学加速比。研究发现,ISAT在计算域不同并行分区的表操作(包括表中节点的查询、扩展、插入、检索和删除)之间的平衡对算法的加速比有明显的影响。平衡可以通过表删除频率的偏差或表之间表操作的累计CPU时间来表征。然而,平衡并不是衡量算法加速比的唯一指标,表操作的同步对计算效率也有重要影响,这仍然是一个悬而未决的问题。最后,提出了非定常、可压缩、反应流并行化学加速计算的策略/算法选择原则。

MSC公司:

76M20码 有限差分方法在流体力学问题中的应用
6500万06 含偏微分方程初值和初边值问题的有限差分方法
76升05 流体力学中的冲击波和爆炸波
76版本05 流动中的反应效应
80A25型 燃烧
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: DOI程序

参考文献:

[1] 沃纳茨,J。;质量,U;Dibble,R.W.,《燃烧:物理和化学基础、建模和模拟、实验、污染物形成》(2006),柏林施普林格出版社·Zbl 1036.80500号
[2] Maas,美国。;Pope,S.B.,《简化化学动力学:组成空间中的固有低维流形》,Combust Flame,88,3-4,239-264,(1992)
[3] 毛斯,F。;彼得斯,N。;罗格,B.,《预混合氢火焰的简化动力学机制》(彼得斯,N.;罗格,B,《燃烧系统应用的简化动力学机理》,(1993),斯普林格·弗拉格-柏林-海德堡),29-43
[4] 马西亚斯,A。;Diamantis,D。;Mastorakos,E.,用CSP数据构建全局简化机制的算法,Combust Flame,117,4,685-708,(1999)·Zbl 0939.80506号
[5] 卢·T。;Law,C.K.,《机构简化的有向关系图法》(燃烧研究所学报,30,(2005)),1333-1341
[6] Jones,W.P。;Rigopoulos,S.,《通过RCCE减少氢和甲醇预混合火焰的化学成分》,Combust-Teor模型,11,5,755-780,(2007)·Zbl 1145.80306号
[7] Chen,J.Y。;科尔曼,W。;Dible,R.W.,湍流非混合甲烷喷射火焰的PDF建模,燃烧科学技术,64,4-6,315-346,(1989)
[8] Turányi,T.,使用正交多项式对反应机制进行参数化,计算化学,18,1,45-54,(1994)
[9] F.C.克里斯托。;Masri,A.R.(马斯里,A.R.)。;Nebot,E.M.,用PDF模拟H_{2}/CO_{2}火焰实现化学的人工神经网络,燃烧火焰,106,4,406-427,(1996)
[10] 布拉斯科,J.A。;福尤,N。;Dopazo,C.,用人工神经网络模拟减少燃烧化学系统的时间演化,Combust Flame,113,1-2,38-52,(1998)
[11] Pope,S.B.,燃烧化学的计算效率实现,用于原地自适应制表,Combust-Teor模型,1,1,41-63,(1997)·Zbl 1046.80500号
[12] 拉比茨,H。;厄默。Ališ,F.,《高维模型表示的一般基础》,《数学化学杂志》,25,2,197-233,(1999)·兹比尔0957.93004
[13] 吨,S.R。;西北莫里亚蒂。;Brown,N.J.,PRISM:解决方案映射的分段可重用实现。化学动力学的经济策略,Isr J Chem,39,1,97-106,(1998)
[14] 贝尔,J.B。;新泽西州布朗。;Day,M.S.,湍流预混火焰自适应模拟中棱镜的缩放和效率,(燃烧研究所学报,28,(1999)),107-113
[15] 徐,J。;Pope,S.B.,局部熄灭的湍流非混合火焰的PDF计算,Combust Flame,123,3,281-307,(2000)
[16] 唐奇。;徐,J。;Pope,S.B.,人工喷射湍流甲烷/空气火焰中局部熄灭和无生成的概率密度函数计算,(燃烧研究所学报,28,(2000)),133-139
[17] 曹荣荣。;Pope,S.B.,《化学机制对非混合引燃喷射火焰PDF计算的影响》,Combust Flame,143,4,450-470,(2005)
[18] Liu,B.J.D。;Pope,S.B.,在原地湍流火焰计算中的自适应列表,Combust-Teor模型,9,4,549-568,(2005)·邮编1086.80004
[19] Gordon,R.L。;Masri,A.R.(马斯里,A.R.)。;Pope,S.B.,《湍流提升火焰释放到受损合流中的自燃数值研究》,Combust Theor模型,11,3,351-376,(2007)·Zbl 1113.80025号
[20] 康蒂诺,F。;Jeanmart,H。;Lucchini,T.,in的耦合原地自适应制表和动态自适应化学:发动机模拟中解决燃烧问题的有效方法,(燃烧研究所学报,33,(2011)),3057-3064
[21] 杨,B。;Pope,S.B.,用详细的机理处理燃烧中的化学原地主方向自适应制表-预混燃烧,Combust Flame,112,1-2,85-112,(1998)
[22] 任,Z。;刘,Y。;Lu,T.,《动态自适应化学和制表在反应流模拟中的应用》,Combust Flame,161,1,127-137,(2014)
[23] 库马尔,A。;Mazumder,S.,in的改编和应用原地复杂表面化学反应流计算的自适应制表(ISAT)程序,计算化学工程,35,7,1317-1327,(2011)
[24] 魏,H;周,L;周,H,通过静态自适应加速实现发动机模拟中的高效化学计算,Combust Sci-Technol,4,4,623-642,(2017)
[25] Dong,G。;风扇,B.C。;Chen,Y.L.,使用简化ISAT的激波聚焦诱导二维爆轰中化学计算的加速,Combust-Teor模型,11,5,823-837,(2007)·邮编1145.80008
[26] Dong,G。;Fan,B.C.,基于动态存储/删除算法的爆炸化学加速建模,Combust Sci-Technol,181,9,1207-1216,(2009)
[27] Hiremath,V.公司。;兰茨,S.R。;Wang,H.,湍流燃烧模拟中化学的计算高效和可扩展并行实现,燃烧火焰,159,103096-3109,(2012)
[28] Hiremath,V。;Lantz,S.R。;Wang,H.,使用组合降维和化学制表法对湍流燃烧进行大规模并行模拟,(燃烧研究所学报,34,(2013)),205-215
[29] 卢,L。;Lantz,S.R。;Ren,Z.,并行PDF计算中燃烧化学的计算效率实现,计算物理杂志,228,15,5490-5525,(2009)·Zbl 1172.80303号
[30] 卢,L。;任,Z。;Lantz,S.R.,《在LES/FDF/ISAT计算中并行实施ISAT的策略研究》,燃烧研究所美国分部第四次联合会议,(2005年),宾夕法尼亚州费城德雷克斯大学,3月20日至23日
[31] Heye,C。;拉曼,V。;Masri,A.R.,喷雾/燃烧相互作用对甲醇喷雾火焰自动点火的影响,(燃烧研究所学报,35,(2015)),1639-1648
[32] 威廉姆斯,D.N。;Bauwens,L。;Oran,E.S.,《三维爆炸的详细结构和传播》,Symp-Combust,26,2,2991-2998,(1996)
[33] Mcbride,B.J。;Gordon,S.,《计算和拟合热力学函数的计算机程序》(1992),美国国家航空航天局,RP-1271
[34] Kee,R.J。;Grcar,J.F。;Smooke,M.D.,《模拟稳定层流一维预混火焰的FORTRAN程序》(1985),SAND85-8240
[35] Brown,P.N。;拜恩,G.D。;Hindmarsh,A.C.,VODE:可变效率ODE求解器,Soc Ind应用数学,(1989)·Zbl 0677.65075号
[36] 蒋国胜(Jiang,G.S.)。;Shu,C.W.,加权ENO方案的有效实施,计算物理杂志,126,1,202-228,(1995)·Zbl 0877.65065号
[37] Balsara,D.S。;Shu,C.W.,具有越来越高精度的保单调加权本质非振荡格式,计算物理杂志,160,2,405-452,(2000)·Zbl 0961.65078号
[38] 加梅佐,V.N。;Desbordes,D。;Oran,E.S.,《二维细胞起爆的形成和演化》,《燃烧火焰》,116,1-2,154-165,(1999)
[39] 加梅佐,V.N。;Desbordes,D。;Oran,E.S.,细胞爆轰波中的二维反应流动动力学,冲击波,9,1,11-17,(1999)
[40] 拉丁裔,M。;席林,O。;Don,W.S.,WENO通量重建顺序和空间分辨率对重锁二维Richtmyer-Meshkov不稳定性的影响,《计算物理杂志》,221,2805-836,(2006)·Zbl 1107.65338号
[41] 席林,O。;Latini,M.,三维re-hocked Richtmyer-Meshkov不稳定性到晚期的高阶WENO模拟:动力学,对初始条件的依赖性,以及与实验数据的比较,《数学科学学报》,30B,2595-620,(2010)·Zbl 1228.76076号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。