Numerical solution of fluid mechanics problems on general-purpose graphics processor units
Authors
-
K.N. Volkov
-
V.N. Emelyanov
-
I.V. Kurova
-
A.E. Serov
-
P.G. Smirnov
-
A.G. Karpenko
Keywords:
general-purpose graphics processor units
parallel algorithms
gas and fluid mechanics
grid methods
CUDA technology
Abstract
Possibilities of using general-purpose graphics processor units for the solution of fluid mechanics problems are discussed. The CUDA technology is used to implement parallel computational algorithms. A number of model problems are solved on graphics processor. Some approaches to the optimization of programming codes related to the use of various types of memory are considered. Features of implementation of the splitting scheme (projection method) used to simulate the flows of viscous incompressible fluid are analyzed. The speed-up of solution on graphics processor units is compared with the solution on central processor units with consideration of different meshes and different methods of partitioning of input data into blocks.
Section
Section 1. Numerical methods and applications
References
- Owens J.D., Luebke D., Govindaraju N., Harris M., KrHuger J., Lefohn A.E., Purcell T.J. A survey of general-purpose computation on graphics hardware // Computer Graphics Forum. 2007. 26, N 1. 80-113.
- Боресков А.В., Харламов А.А. Основы работы с технологией CUDA. М.: ДМК Пресс, 2010.
- Сандерс Дж., Кэндрот Э. Технология CUDA в примерах: введение в программирование графических процессоров. М.: ДМК Пресс, 2011.
- Горобец А.В., Суков С.А., Железняков А.О., Богданов П.Б., Четверушкин Б.Н. Применение GPU в рамках гибридного двухуровневого распараллеливания MPI+OpenMP на гетерогенных вычислительных системах // Параллельные вычислительные технологии. Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2011. 452-460.
- Corrigan A., Camelli F., LHohner R., Wallin J. Running unstructured grid-based CFD solvers on modern graphics hardware // AIAA Paper. 2009. N 2009-4001.
- Kampolis I.C., Trompoukis X.S., Asouti V.G., Giannakoglou K.C. CFD-based analysis and two-level aerodynamic optimization on graphics processing units // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 2010. 199, N 9-12. 712-722.
- Chorin A.J. Numerical solution of Navier-Stokes equations // Mathematics of Computation. 1968. 22, N 104. 745-762.
- Белоцерковский О.М. Численное моделирование в механике сплошных сред. М.: Физматлит, 1994.
- Волков К.Н. Реализация схемы расщепления на разнесенной сетке для расчета нестационарных течений вязкой несжимаемой жидкости // Вычислительные методы и программирование. 2005. 6, № 1. 269-282.
- Thibault J.C., Senocak I. CUDA implementation of a Navier-Stokes solver on multi-GPU desktop platforms for incompressible flows // AIAA Paper. 2009. N 2009-758.
- Волков К.Н., Емельянов В.Н. Моделирование крупных вихрей в расчетах турбулентных течений. М.: Физматлит, 2008.