一种改进GPU加速策略在光滑粒子流体动力学方法中的应用

作     者：管延敏 杨彩虹 康庄 周利 GUAN Yanmin;YANG Caihong;KANG Zhuang;ZHOU Li

作者机构：江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212003 哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001 

出 版 物：《上海交通大学学报》 (Journal of Shanghai Jiaotong University)

年 卷 期：2023年第57卷第8期

页      面：981-987页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 

基　　金：国家重点研发计划(2022YFE0107000) 国家自然科学基金面上项目(52171259) 

主　　题：光滑粒子流体动力学 并行计算 溃坝问题 计算效率 

摘      要：为解决粒子的无序化易引起的图形处理器(GPU)内存访问冲突问题和提高计算效率,通过建立粒子重排序技术提出了一种改进的GPU加速策略.将该加速策略应用于光滑粒子流体动力学(SPH)方法中对三维带障碍物溃坝进行模拟,并与实验结果对比对算法进行验证,获得了较高的计算精度.基于此算例,通过在不同硬件设施上进行模拟分别对粒子重新编号的效果和算法的求解效率比较研究.结果表明,粒子重新编号技术可以保证稳定的单步运行时间,能够有效解决GPU-SPH算法显存访问冲突问题;该GPU加速的SPH并行算法能够大幅提高SPH方法求解效率,随着粒子数量的增加,其大幅缩短计算时间的优势愈发明显,为扩大SPH方法解决三维数值模拟的适用性提供了可能.