基于GPU并行计算的风沙流SPH数值分析

摘要

在研究风沙流动方面,光滑粒子流体动力学方法(SPH)的无网格性有着独有的优势.利用SPH方法研究风沙流动时,需要将整个计算区域离散成数量庞大的单个粒子,因此计算规模大、计算效率低.为提高SPH方法的计算效率,采用支持并行计算的CUDA平台,利用GPU大规模并行计算技术,实现SPH方法数值模拟时的加速运算.以二维气沙两相耦合模型作为数值算例,利用GPU并行计算详细分析颗粒群的运动规律.比较在不同粒子数下CPU与GPU的计算效率以及GPU线程数对计算效率的影响.对所得结果进行统计分析后,得到了单颗沙粒的典型抛物线形和变异的跃移轨迹.模拟结果证明:SPH-GPU并行计算技术能够应用在风沙流结构的数值模拟研究中.