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气体动力学直接模拟Monte Carlo的高效GPU并行计算

贺永翔, 刘昕, 赵海波

计算物理 2015, 32 (2): 169-176. DOI: O356

摘要（436）

PDF （2662KB）（725）

实现了基于计算统一设备架构(CUDA)的直接模拟Monte Carlo(DSMC)并行算法,改进了原有多图形处理器(GPU)数据之间传输并行算法,数值模拟计算二维Couette流和二维顶盖驱动方腔流,定量比较了CPU、单GPU和多GPU并行计算的结果和计算时间.结果表明单GPU并行计算相对CPU计算的加速效果可以达到10~30倍,双GPU并行计算加速效果可以达到40~60倍,多GPU并行计算的加速效率接近100%,且计算精度能够得到良好保证.

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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模拟颗粒凝并过程的快速Monte Carlo方法

徐祖伟, 赵海波, 刘昕, 郑楚光

计算物理 2013, 30 (1): 89-97.

摘要（319）

PDF （553KB）（1294）

对常规异权值Monte Carlo(MC)方法进行改进,基于强核函数思想,通过颗粒群单重遍历即可求得强核函数最大值,采用接受-拒绝法随机搜寻凝并对,并利用搜寻过程中拒绝和接受的所有凝并对的信息来估计凝并事件的等待时间(时间步长),从而避免颗粒群的双重遍历,以提高MC的效率.对典型工况的模拟结果显示该快速方法计算代价仅为O(N_s),能够显著提高计算效率,同时保持足够的计算精度,较好地协调计算代价与计算精度之间的矛盾.

相关文章 | 多维度评价

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考虑双向耦合效应的格子Boltzmann气固两相湍流模型

王浩明, 赵海波, 郑楚光

计算物理 2013, 30 (1): 19-26.

摘要（484）

PDF （1384KB）（1225）

在流体粒子概率密度函数输运方程中考虑颗粒对流体的反作用力,发展了考虑双向耦合效应的LB气固两相流模型,引入Smagorinsky亚格子模型模拟高雷诺数气相流场.对经典后台阶气固两相流动进行模拟,气相和颗粒相速度分布与实验结果进行比较,发现考虑双向耦合效应的LB气固两相流模型结果明显优于单向耦合结果.进一步研究不同惯性颗粒在流场中的弥散特性,小颗粒(St~O(0.1))对流体的跟随性较好,在流场中分布较为均匀;而St~O(1)的颗粒难被流场涡卷吸进入涡内,呈现倾向性弥散现象;大颗粒(St~O(10))由于自身惯性进入流场涡,在流场中分布较为均匀.

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