一种高效的叶轮机叶片气动阻尼计算方法 被引量：10

1

作者 张陈安 张伟伟 +1 位作者 叶正寅 刘锋 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期826-833,共8页

运用叠加原理,发展了一种可以运用于小振幅运动的叶轮机叶片非定常气动力降阶模型,并将该模型与传统的能量法相结合,提出了一种叶轮机叶片气动阻尼的高效求解方法.运用该方法求解叶轮机叶片的气动阻尼系数,对某个频率、某个模态只需要... 运用叠加原理,发展了一种可以运用于小振幅运动的叶轮机叶片非定常气动力降阶模型,并将该模型与传统的能量法相结合,提出了一种叶轮机叶片气动阻尼的高效求解方法.运用该方法求解叶轮机叶片的气动阻尼系数,对某个频率、某个模态只需要进行一次非定常计算,就可以求出所有叶间振动相角下的气动阻尼系数,提高了气动阻尼的求解效率.在STCF4和NASA Rotor 67两个算例上运用非定常雷诺平均N-S(RANS)方程和提出的降阶模型进行了对比计算.算例表明,在小振幅下该方法的计算结果与RANS方程计算得到的气动阻尼系数能很好地吻合,而计算效率相比多通道非定常RANS方程计算提升了近一个数量级,并且该方法还可以运用于有失谐情况的颤振分析,在工程上有较高的应用价值. 展开更多

关键词 叶轮机械 气动弹性 颤振 降阶气动力模型 气动阻尼

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典型外形高超声速气动力／气动热数值计算研究 被引量：7

2

作者 刘毅 王刚 叶正寅 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期169-175,共7页

通过数值模拟和理论分析的综合研究,比较了网格密度不同对计算的影响,研究了中心格式和3种迎风格式(AUSM+格式、AUSM+up格式、Roe格式)的计算性能,探讨了壁面温度变化对气动力/气动热计算的影响。结果表明:网格密度变化对气动力计算影... 通过数值模拟和理论分析的综合研究,比较了网格密度不同对计算的影响,研究了中心格式和3种迎风格式(AUSM+格式、AUSM+up格式、Roe格式)的计算性能,探讨了壁面温度变化对气动力/气动热计算的影响。结果表明:网格密度变化对气动力计算影响不大,但却在很大程度上影响热流的计算及流动分离的模拟;各空间格式都能准确地计算出流场压力分布,有较高的激波分辨率,但鲁棒性有所差异,其中AUSM+up格式在高超声速流场计算中鲁棒性较好;壁面温度升高会导致所得分离区增大,气动力/气动热分布也会相应发生变化;在分离区后的流动再附会很大程度上增大该区域的热流值。 展开更多

关键词 高超声速 数值模拟 气动力/气动热 网格 空间离散格式 壁面温度

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不同振动形式下的翼型失速特性 被引量：7

3

作者 叶正寅 谢飞 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第1期56-60,共5页

通过求解雷诺平均Navier-Stokes方程,研究了翼型在强迫振动和自然结构振动下的大迎角流场特性,尤其是失速迎角附近的流场和气动特性。研究结果表明:在接近颤振临界速度情况下结构自然振动可以引起翼型大尺度的分离,导致失速分离涡提前出... 通过求解雷诺平均Navier-Stokes方程,研究了翼型在强迫振动和自然结构振动下的大迎角流场特性,尤其是失速迎角附近的流场和气动特性。研究结果表明:在接近颤振临界速度情况下结构自然振动可以引起翼型大尺度的分离,导致失速分离涡提前出现;强迫性的沉浮运动和俯仰运动在一定幅度下也可以引起失速性质的大分离,而且沉浮和俯仰振动的频率和振幅都是影响翼型大尺度分离的重要因素。 展开更多

关键词 分离流 失速 弹性振动

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基于细菌觅食性的改进粒子群优化算法翼型设计 被引量：3

4

作者 夏露 李丁 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期533-538,共6页

提出了一种基于细菌觅食性的改进粒子群优化算法。该算法以粒子群优化算法的社会模型为基础,添加了个体之间的交流项,丰富了粒子之间的优势信息源,增强了粒子的信息共享能力,同时,引入了细菌觅食算法中的趋化和驱散机制,使得算法能够有... 提出了一种基于细菌觅食性的改进粒子群优化算法。该算法以粒子群优化算法的社会模型为基础,添加了个体之间的交流项,丰富了粒子之间的优势信息源,增强了粒子的信息共享能力,同时,引入了细菌觅食算法中的趋化和驱散机制,使得算法能够有效地跳出局部最优。函数测试结果表明,该算法显著地提高了粒子群优化算法的寻优性能,并将该算法应用到了翼型设计之中。 展开更多

关键词 粒子群优化算法 细菌觅食算法 社会模型 翼型设计

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充气式机翼弯矩预测公式的建立与实验验证 被引量：2

5

作者 王晓朋 叶正寅 朱亮亮 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期731-735,804,共5页

基于对充气机翼翼尖加载时机翼发生纯弯曲变形过程中功能转换关系的分析,建立了充气机翼发生纯弯曲变形时的弯矩预测公式,该式表明:机翼翼尖处加载载荷越大、长度越长,机翼翼尖变形量越大,并且翼尖变形量与翼尖加载质量、机翼长度呈线... 基于对充气机翼翼尖加载时机翼发生纯弯曲变形过程中功能转换关系的分析,建立了充气机翼发生纯弯曲变形时的弯矩预测公式,该式表明:机翼翼尖处加载载荷越大、长度越长,机翼翼尖变形量越大,并且翼尖变形量与翼尖加载质量、机翼长度呈线性对应关系;充气压强、翼型截面积越大,翼尖变形量越小,并且翼尖变形量与充气压强和翼型截面积呈反比例函数关系。为验证理论分析结果的正确性,本文进行了NACA0012翼型充气机翼的翼尖载荷实验。实验结果表明:理论计算值与实验数据之间的误差都在10%以内(理论计算值略小);并且在小压强、大加载时由于机翼弯曲最明显、机翼伸长量最大,误差也最大,但总体上理论计算结果与实验结果基本一致。 展开更多

关键词 充气机翼 功能转换 载荷实验

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多段翼型绕流数值对比分析及结冰影响研究 被引量：2

6

作者 付炜嘉 桑为民 雷熙微 《科学技术与工程》 2010年第14期3374-3377,共4页

飞机结冰是影响飞机飞行安全的重要因素之一,研究结冰对多段翼型的气动特性影响具有重要意义。应用多块结构化网格生成方法,采用两种不同的方法求解雷诺平均N-S方程分别对多段翼型绕流流场进行数值对比分析,然后选用一种较合适的方法进... 飞机结冰是影响飞机飞行安全的重要因素之一,研究结冰对多段翼型的气动特性影响具有重要意义。应用多块结构化网格生成方法,采用两种不同的方法求解雷诺平均N-S方程分别对多段翼型绕流流场进行数值对比分析,然后选用一种较合适的方法进一步针对三种不同的冰型:钝头体、双角体和尖头体冰型,分析不同形状的冰型对多段翼型绕流流场及气动特性的影响。 展开更多

关键词 多段翼型 S-A湍流模型 B-L湍流模型 N-S方程

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乘波体一体化特性的实验与计算研究 被引量：1

7

作者 王玉玲 高超 肖虹 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2014年第1期126-128,共3页

文中对发动机/机身一体化乘波体外形的气动特性,采用SST湍流模型求解N-S方程进行了数值计算,并在FD-07风洞中进行了详细的测压试验验证。试验和计算的状态有Ma=6,α=-2°,0°,2°,4°,6°。结果表明:在计算状态下,... 文中对发动机/机身一体化乘波体外形的气动特性,采用SST湍流模型求解N-S方程进行了数值计算,并在FD-07风洞中进行了详细的测压试验验证。试验和计算的状态有Ma=6,α=-2°,0°,2°,4°,6°。结果表明:在计算状态下,计算与试验吻合良好,飞行器前体达到预压缩设计要求,进气道入口流动均匀,后体膨胀效果明显,并且保持了良好的气动特性。 展开更多

关键词 乘波体 气动特性 测压试验

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翼型大攻角的振动对气动性能影响的初步分析(英文) 被引量：1

8

作者 解亚军 叶正寅 《科学技术与工程》 2009年第14期4080-4085,共6页

通过求解非定常Navier-Stokes方程,模拟了风洞实验中模型振动条件下的流场,以翼型振动对流场和气动力的影响为突破口,研究了模型振动对流场、尤其是大迎角流场的影响,并考虑了模型弹性轴不同位置对结果的影响。研究结果表明:在临近传统... 通过求解非定常Navier-Stokes方程,模拟了风洞实验中模型振动条件下的流场,以翼型振动对流场和气动力的影响为突破口,研究了模型振动对流场、尤其是大迎角流场的影响,并考虑了模型弹性轴不同位置对结果的影响。研究结果表明:在临近传统定常失速迎角的大迎角条件下,翼型的振动可以引起翼型大尺度的分离,导致翼型失速的提前发生,其提前量取决于振动的幅度、频率。风洞模型设计中的弹性轴所处的翼型弦向位置也对结果有一定影响。其研究结果对大展弦比机翼的风洞实验结果分析、模型设计有指导意义。 展开更多

关键词 Navier—Stokes方程 分离流 失速 大展弦比模型机翼 弹性振动

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压力敏感涂料内流场测量系统及涂料校准 被引量：7

9

作者 郑立新 郝重阳 +3 位作者 刘波 陈柳生 史燚 朱柱国 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期86-88,93,共4页

压力敏感涂料(PSP)测量技术是上世纪80年代以来发展起来的全新的测量技术,具有测压范围广,对流场干扰小的突出特点。着眼于流体机械内部流场压力测量,依托国内现有条件,自主建立了压力敏感涂料测量系统,并对国产涂料进行了校准实验和处... 压力敏感涂料(PSP)测量技术是上世纪80年代以来发展起来的全新的测量技术,具有测压范围广,对流场干扰小的突出特点。着眼于流体机械内部流场压力测量,依托国内现有条件,自主建立了压力敏感涂料测量系统,并对国产涂料进行了校准实验和处理分析,检验了测量系统的有效性和可靠性,同时对国产涂料的特性与特点有了进一步的认识,为今后的工作打下了较好的基础。 展开更多

关键词 压力敏感涂料 压力测量 实验空气动力学 流体机械 校准实验

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求解RANS方程的高阶间断Galerkin方法研究 被引量：3

10

作者 李喜乐 杨永 +1 位作者 郝海兵 焦瑾 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期407-411,共5页

基于二维结构网格,对间断Galerkin方法(DGM)求解雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程进行了研究。根据混合有限元方法的思想,引入辅助变量,对粘性项中的高阶导数项进行降阶处理,再应用DGM对辅助变量方程和降阶后的RANS方程进行联立求解。... 基于二维结构网格,对间断Galerkin方法(DGM)求解雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程进行了研究。根据混合有限元方法的思想,引入辅助变量,对粘性项中的高阶导数项进行降阶处理,再应用DGM对辅助变量方程和降阶后的RANS方程进行联立求解。对平板层流流动进行了数值模拟,结果表明,随着逼近多项式次数的增加,速度型和摩擦系数更加接近Blasius解。此外,还引入了Bald-win-Lomax湍流模型,对NACA0012翼型跨音速粘性流场进行了数值模拟,与实验结果进行了对比,进一步验证了算法的可靠性。 展开更多

关键词 计算复杂性 可压缩流动 计算流体力学 有限元方法 GALERKIN方法 网格生成 模型 纳维-斯托克斯方程 多项式 间断GALERKIN方法

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基于HLL-HLLC的高阶WENO格式及其应用研究 被引量：5

11

作者 傅林 高正红 左英桃 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期128-134,共7页

HLL-HLLC格式能够克服HLLC在强激波附近的激波不稳定现象,并且保持了HLLC的低耗散特性,是一种适合更大马赫数范围的近似黎曼求解器。本文从RANS方程出发,将HLL-HLLC近似黎曼求解器结合五阶WENO重构,实现了对无粘通量的高阶离散;同时,采... HLL-HLLC格式能够克服HLLC在强激波附近的激波不稳定现象,并且保持了HLLC的低耗散特性,是一种适合更大马赫数范围的近似黎曼求解器。本文从RANS方程出发,将HLL-HLLC近似黎曼求解器结合五阶WENO重构,实现了对无粘通量的高阶离散;同时,采用完全守恒形式的四阶中心差分格式处理粘性项,建立了RANS方程的高阶数值求解格式。通过对四个经典算例,钝头体、ONERA M6机翼、DLR F6-WB翼身组合体和DLR F6-WBNP复杂外形的数值模拟,考察了两种WENO改进格式在复杂流场中的表现,研究了高阶格式的收敛特性;给出了在复杂流动中WENO自由参数的推荐值,以增强求解的收敛性。算例结果表明,本文构造的高阶格式鲁棒性好,能够显著改善激波位置和激波强度,捕获更丰富的流场细节,满足复杂工程应用需求。 展开更多

关键词 五阶WENO格式 四阶中心差分格式 HLLC 高分辨率格式 可压缩流动

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基于热格子Boltzmann方法的自然对流数值模拟 被引量：4

12

作者 解建飞 钟诚文 +1 位作者 张勇 尹大川 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第5期635-640,共6页

对Eggels和Somers提出的热格子Boltzmann格式进行了改进.在不可压缩流动的假设下,提出了一种新的温度平衡分布函数,可以克服压缩性对温度统计的影响,并且相应地修正了统计宏观温度的方法.Eggels和Somers的方法对速度和温度均采用半步长... 对Eggels和Somers提出的热格子Boltzmann格式进行了改进.在不可压缩流动的假设下,提出了一种新的温度平衡分布函数,可以克服压缩性对温度统计的影响,并且相应地修正了统计宏观温度的方法.Eggels和Somers的方法对速度和温度均采用半步长反弹格式边界条件,适合无滑移的速度边界条件.但是对温度采用该边界条件在物理本质上显得不够准确,所以在边界上对二者统一采取算法既简单又容易实现的非平衡态外推格式,同时可以与Boltzmann格式的整体二阶精度保持一致.最后,利用改进的热格子Boltzmann方法（TLBM）模拟了Ra=10^6和Pr=0.71（空气）的方腔中的自然对流,模拟得到的流动参数与其它数值方法的结果吻合得很好,表明改进的热格子Boltzmann方法可以有效准确地模拟非等温流动. 展开更多

关键词 热格子Boltzmann方法 自然对流 方腔 非平衡态外推

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迎风格式的低速预处理及远场边界影响研究 被引量：3

13

作者 张强 杨永 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期412-416,共5页

为处理低马赫数下的流动问题,在原来可压缩流动求解器的基础上,引入Weiss-Smith预处理,根据Roe通量差分分裂(FDS)思想,修改了Roe FDS中的耗散项,并基于预处理后的方程组系数矩阵的特征系统,重新构造了主对角占优的近似因子隐式时间推进(... 为处理低马赫数下的流动问题,在原来可压缩流动求解器的基础上,引入Weiss-Smith预处理,根据Roe通量差分分裂(FDS)思想,修改了Roe FDS中的耗散项,并基于预处理后的方程组系数矩阵的特征系统,重新构造了主对角占优的近似因子隐式时间推进(AFADI),然后考察了不同远场边界对低速流动的收敛性和计算精度的影响。计算结果表明:采用预处理后,合理的设置远场边界,可以进一步改善迎风预处理格式的收敛性和准确性;采用CVBC远场边界时的收敛性均好于SFBC边界;至于计算精度,如果远场离物面较近,采用CVBC边界准确性要高于SFBC;如果远场离物面足够远,采用SFBC作为远场边界也是可以的,与CVBC边界差别很小。 展开更多

关键词 时间相关法 预处理 迎风Roe格式 近似因子 全速域流动

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乘波布局高焓激波风洞测热试验研究 被引量：1

14

作者 王晓朋 张陈安 +2 位作者 翟建 王发民 叶正寅 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期52-57,共6页

以钝化锥导乘波体为研究对象,开展了高焓激波风洞测热试验以及高温化学非平衡气动加热数值验证,对乘波布局滑翔飞行器前缘线和下壁面热流分布特征进行了研究。结果表明:乘波布局飞行器表面热流主要集中于头部驻点及其附近的前缘小范围... 以钝化锥导乘波体为研究对象,开展了高焓激波风洞测热试验以及高温化学非平衡气动加热数值验证,对乘波布局滑翔飞行器前缘线和下壁面热流分布特征进行了研究。结果表明:乘波布局飞行器表面热流主要集中于头部驻点及其附近的前缘小范围区域内;在0°~6°的迎角范围内,迎角的改变基本不会对前缘线热流产生太大影响,但会导致下壁面热流明显增加;而侧滑角即使在0°~4°的范围内变化,也将导致前缘线迎风一侧热流明显增加。 展开更多

关键词 乘波体 真实气体效应 气动加热 高焓风洞试验 数值计算

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基于SA模型的两种曲率修正方法的应用及验证 被引量：2

15

作者 杨永 张强 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期820-824,共5页

分别应用Spalart和Dacles的曲率修正方法,基于结构化网格上的RANS求解器,加入了SARC和SAR模型,然后数值模拟了具有轻微曲率效应的零逆压梯度弯曲壁面和具有强曲率效应的180°U形弯管流动。基于SA模型的两种曲率修正方法的数值模拟... 分别应用Spalart和Dacles的曲率修正方法,基于结构化网格上的RANS求解器,加入了SARC和SAR模型,然后数值模拟了具有轻微曲率效应的零逆压梯度弯曲壁面和具有强曲率效应的180°U形弯管流动。基于SA模型的两种曲率修正方法的数值模拟结果表明:通过修改SA模型控制方程的部分源项,考虑曲率效应后的SARC和SAR模型的计算结果相当,都能够正确反映曲率效应所带来的额外雷诺应力,可以给出比原SA模型更加准确的数值模拟结果,更适于处理带有流线弯曲的流动问题。SARC模型部分结果要优于SAR模型,但SARC模型的计算量较大,需要更多的计算机资源;SAR模型增加的计算量有限,更易推广应用到三维或者非定常问题,但针对不同的问题,需调整模型中的曲率修正常数。 展开更多

关键词 SA模型 曲率修正 RANS 逆压梯度 雷诺应力

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后掠翼人工诱导横流驻波的升华法研究 被引量：1

16

作者 李悦立 李栋 +1 位作者 杨永 左岁寒 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期41-45,共5页

改进了添加粗糙带方法,使用丝网印刷方式在后掠机翼前缘添加特定间距的粗糙带。成功地在边界层内引入了特定波长的驻波,提高了人工诱导驻波波长精度。在西北工业大学低湍流度风洞中使用升华法研究了单一波长驻波的发展趋势,其扰动发展... 改进了添加粗糙带方法,使用丝网印刷方式在后掠机翼前缘添加特定间距的粗糙带。成功地在边界层内引入了特定波长的驻波,提高了人工诱导驻波波长精度。在西北工业大学低湍流度风洞中使用升华法研究了单一波长驻波的发展趋势,其扰动发展趋势与计算结果吻合得很好。 展开更多

关键词 粗糙带 横流驻波 人工诱导 丝网印刷 单一扰动

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湍流模型在单／双缝引射矢量喷管中的验证分析研究 被引量：1

17

作者 张强 杨永 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第5期668-674,共7页

利用数值模拟方法,分别求解以SA、SSTk-ω、EASMk-ω或k-ζ湍流模型封闭的RANS方程,针对单/双缝引射的激波控制射流推力矢量喷管展开研究,在多个主喷流压比NPR(4.6,7.0,8.78,10.0)和次主流压比SPR(0.7,1.0)下,系统考察了四种不同湍流模... 利用数值模拟方法,分别求解以SA、SSTk-ω、EASMk-ω或k-ζ湍流模型封闭的RANS方程,针对单/双缝引射的激波控制射流推力矢量喷管展开研究,在多个主喷流压比NPR(4.6,7.0,8.78,10.0)和次主流压比SPR(0.7,1.0)下,系统考察了四种不同湍流模型对射流推力矢量喷管内外流场的流场结构,性能参数及主喷管内壁面压力分布的预测能力,探讨了由激波控制产生的推力矢量随不同参数的变化规律。数值计算结果表明,四种湍流模型都能比较准确地预测出射流推力矢量喷管的性能参数和喷管流场结构,双缝引射的推力矢量效率并不一定优于单缝引射。 展开更多

关键词 湍流模型 RANS 射流推力矢量 分离流

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A-调和方程很弱解的正则性

18

作者 张彩艳 李艳芳 +1 位作者 孙艳勤 于晋臣 《科学技术与工程》 2008年第6期1536-1537,1544,共3页

A-调和方程是偏微分方程中重要的一类方程,具有很强的理论以及重要的现实意义。主要论述了A-调和方程很弱解的概念,很弱解问题的发展轨迹,并对很弱解的研究提出了一些展望。

关键词 A-调和方程 很弱解 正则性

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局部车道缩减的双车道元胞自动机交通流模型研究 被引量：6

19

作者 薛飞 钟诚文 白存儒 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1114-1116,共3页

针对道路使用过程中可能发生的意外,考虑双车道有一条车道出现局部维护,车辆需要绕行的情况,在一维对称双车道元胞自动机模型的基础上,建立一种有局部车道缩减的双车道元胞自动机模型,结合实际交通情况给出计算机数值仿真的流量-密度图... 针对道路使用过程中可能发生的意外,考虑双车道有一条车道出现局部维护,车辆需要绕行的情况,在一维对称双车道元胞自动机模型的基础上,建立一种有局部车道缩减的双车道元胞自动机模型,结合实际交通情况给出计算机数值仿真的流量-密度图,分析受堵车道上的交通状况,并给出受堵车道的时空斑图。数值仿真结果显示,对于不同的延迟概率,整个路段都有相应的瓶颈流量,对受堵车道上的换道规则的调整有助于增加该车道上的换道车辆数,减少车辆的滞留。 展开更多

关键词 元胞自动机 交通流 双车道 局部车道缩减 数值仿真

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多图形处理器上Lattice-Boltzmann方法的加速 被引量：2

20

作者 吴亮 钟诚文 +3 位作者 郑彦奎 刘沙 卓丛山 陈效鹏 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第11期1932-1939,共8页

为了提高计算流体领域中复杂流动现象模拟计算的高效性和准确性,充分利用图形硬件的并行性,提出一种在单机多图形处理器下基于CUDA架构的Lattice Boltzmann方法(LBM)的模拟算法.采用区域划分策略将域上的LBM网格平均分配到不同的GPU设备... 为了提高计算流体领域中复杂流动现象模拟计算的高效性和准确性,充分利用图形硬件的并行性,提出一种在单机多图形处理器下基于CUDA架构的Lattice Boltzmann方法(LBM)的模拟算法.采用区域划分策略将域上的LBM网格平均分配到不同的GPU设备上,在分区边界处搭接一层网格以方便计算该处网格的迁移过程,减少GPU间的通信量,并合理地利用CUDA存储层次架构中的全局内存和纹理内存为计算网格分配设备空间;采用多线程技术,用每个线程控制不同的GPU设备,同时引入线程同步机制信号量实现线程间的数据通信同步控制,按照LBM方程组的求解过程实现模拟计算.实验结果表明,双GPU将计算加速到单GPU的1.77倍左右,同时将流场计算网格规模从单GPU下的4160×4160扩大到双GPU下的6144×6144. 展开更多

关键词 CUDA 多线程技术 LATTICE BOLTZMANN方法 多图形处理器 信号量 并行计算

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