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具有相变的两相流格子Boltzmann方法的性能可移植性。 (英语) Zbl 1506.76134号

摘要:使用格子Boltzmann方法(LBM)模拟单相或两相流的数值代码被广泛编译并在图形处理单元上运行。然而,这些计算单元必须使用适合这些体系结构的低级语言(例如。CUDA公司对于GPU NVIDIA\(\circledR\)或开放运算语言). 在本文中,我们将重点放在LBM的性能可移植性上,即使用高级抽象编写LB算法的可能性,同时在多核x86、GPU NVIDIA(\circledR)、ARM等多种体系结构上保持高效。为此,LBM的实施是通过开发一个独特的代码来实现的,LBM_saclay公司用C++语言编写,结合库在高性能计算环境中实现性能可移植性。本文使用LBM对具有相变的两相流问题的相场模型进行了模拟。数学模型由不可压缩的Navier-Stokes方程和保守的Allen-Cahn模型耦合而成。该模型最初是在文献中针对不混溶的二元流体开发的,在这里进行了扩展,以模拟液体和气体界面处发生的相变。为此,在热方程中添加了涉及相场时间导数的源项。在相场方程中,添加了一个源项来近似界面处的批量生产速率。进行了几次验证,以逐步检查完整模型的实现情况。最后,针对膜沸腾的物理问题,比较了CPU和GPU平台上的计算时间。

MSC公司:

76米28 粒子法和晶格气体法
65亿75 涉及偏微分方程的初值和初边值问题的概率方法、粒子方法等
65日元10 特定类别建筑的数值算法
76Txx型 多相多组分流动
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